越来越明显的是，近年来持续的干旱条件、破纪录的高温、持续的野火以及频繁、更极端的风暴都是人类向大气中添加二氧化碳导致全球气温升高的直接结果。麻省理工学院一项关于地球古代历史极端气候事件的新研究表明，随着地球继续变暖，今天的地球可能会变得更加不稳定。
该研究今天发表在《科学进展》上，研究了恐龙灭绝后不久开始的新生代时期过去 6600 万年的古气候记录。科学家们发现，在此期间，地球气候的波动经历了令人惊讶的“变暖偏差”。换句话说，变暖事件——持续数千到数万年的长期全球变暖时期——比降温事件多得多。更重要的是，与降温事件相比，变暖事件往往更加极端，温度变化更大。
研究人员表示，对这种变暖偏差的一种可能解释可能在于“乘数效应”，即适度的变暖——例如火山向大气中释放二氧化碳——自然地加速了某些生物和化学过程，从而增强了这些效应。波动，导致平均而言，进一步变暖。
有趣的是，该团队观察到这种变暖偏差在大约 500 万年前消失了，大约在北半球开始形成冰盖的时候。目前尚不清楚冰层对地球对气候变化的反应有什么影响。但随着今天北极冰层的消退，这项新研究表明，乘数效应可能会重新出现，其结果可能是人为引起的全球变暖进一步放大。
该研究的主要作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系研究生康斯坦丁·阿恩沙伊特 (Constantin Arnscheidt) 说：“北半球的冰盖正在缩小，并且可能会因人类行为的长期后果而消失。”“我们的研究表明，这可能使地球气候从根本上更容易受到极端、长期的全球变暖事件的影响，例如地质历史中所见的那些事件。”
Arnscheidt 的研究合著者是麻省理工学院地球物理学教授、麻省理工学院洛伦兹中心的联合创始人兼联合主任丹尼尔罗斯曼。
不稳定的推动
为了进行分析，该团队查阅了包含深海底栖有孔虫的大型沉积物数据库——这些单细胞生物已经存在了数亿年，其硬壳保存在沉积物中。随着生物的生长，这些贝壳的成分受到海洋温度的影响;因此，贝壳被认为是地球古代温度的可靠代表。
几十年来，科学家们一直在分析从世界各地收集的这些贝壳的成分，这些贝壳可以追溯到不同的时期，以追踪地球温度在数百万年间的波动情况。
“当使用这些数据来研究极端气候事件时，大多数研究都集中在温度的个别大峰值上，通常是几摄氏度的变暖，”Arnscheidt 说。“相反，我们试图查看整体统计数据并考虑所有涉及的波动，而不是挑选大的波动。”
该团队首先对数据进行了统计分析，并观察到，在过去的 6600 万年中，全球温度波动的分布并不像标准的钟形曲线，对称的尾巴代表极端温暖和极端凉爽的概率相等。波动。相反，曲线明显不平衡，偏向于更暖而不是凉爽的事件。该曲线还表现出明显更长的尾部，代表比最极端的寒冷事件更极端或温度更高的温暖事件。
“这表明相对于你原本预期的情况，存在某种程度的放大，”Arnscheidt 说。“一切都指向导致这种推动或偏向变暖事件的根本原因。”
“公平地说，地球系统变得更加不稳定，从变暖的意义上说，”罗斯曼补充道。
变暖的乘数
该团队想知道这种变暖偏差是否可能是气候 - 碳循环中“倍增噪声”的结果。科学家们早就明白，在某种程度上，较高的温度往往会加速生物和化学过程。由于作为长期气候波动的关键驱动因素的碳循环本身就是由这些过程组成的，因此温度升高可能导致更大的波动，使系统偏向于极端变暖事件。
在数学中，存在一组描述这种一般放大效应或乘法效应的方程。研究人员将这种乘法理论应用到他们的分析中，以查看方程是否可以预测不对称分布，包括其偏斜程度和尾部长度。
最后，他们发现数据和观察到的变暖偏差可以用乘法理论来解释。换句话说，很可能在过去的 6600 万年中，适度变暖的时期平均会因乘数效应而进一步增强，例如使地球进一步变暖的生物和化学过程的反应。
作为研究的一部分，研究人员还研究了过去变暖事件与地球轨道变化之间的相关性。数十万年来，地球围绕太阳的轨道有规律地或多或少地变成椭圆形。但是科学家们想知道为什么许多过去的变暖事件似乎与这些变化同时发生，以及为什么与地球轨道变化本身可能造成的变化相比，这些事件的特点是变暖幅度过大。
因此，Arnscheidt 和 Rothman 将地球轨道变化纳入了乘法模型及其对地球温度变化的分析，并发现乘数效应可以预测地放大平均而言，由于地球轨道变化引起的适度温度上升。
“气候变暖和变冷与轨道变化同步，但轨道周期本身只能预测气候的适度变化，”罗斯曼说。“但如果我们考虑乘法模型，那么适度变暖，再加上这种乘数效应，可能会导致极端事件，这些事件往往与这些轨道变化同时发生。”
“人类正在以一种新的方式强迫这个系统，”Arnscheidt 补充道。“而且这项研究表明，当我们升高温度时，我们可能会与这些自然的放大效应相互作用。”
这项研究得到了麻省理工学院科学学院的部分支持。
