科学家“借古鉴今” 回溯300万年前的气候

作者:陈丹    文章来源:人民网    点击数:    更新时间:2012-4-20
  为了弄清楚地球的气候在本世纪可能会如何变化,美国地质勘探局的科学家正在回溯300万年前的过去。他们认为,最能帮助我们认识的时间段就是从315万年前到285万年前的上新世,当时的气候温暖湿润,看上去和感觉起来大概与现在的地球很相像,而且全球气温和大气中“捕热”的二氧化碳的含量也与今天的气候类似。

  加深对上新世的了解有助于世界各地的气候建模者创建复杂的计算机程序,以模拟全球变暖可能给地球带来的影响。但重建古代的气候条件也给那些质疑人为全球变暖说的人落下了口实。他们表示,在上新世,没有人类来促增二氧化碳的排放,因此当时的二氧化碳水平与现在相似说明这是自然因素造成的。正如研究上新世的美国地质勘探局科学家哈利?唐塞特(Harry Dowsett)所言,那是一个“人类还不能对地球做什么”的时间。

  追算,也就是通过回溯历史展望未来,需要依赖一些研究过去化石证据的古生物学并不常用的工具,比如放射性碳年代测定法,这种技术可追踪放射性碳的逐渐衰减,但只能回溯到大约100万年前。

  而据路透社报道,研究古气候的科学家在海底沉积层钻取的岩芯和一些树叶残存中找到了线索。他们的研究对象是非放射性的稳定的碳的不同同位素。耶鲁大学的古气候学家马克?帕加尼(Mark Pagani)描述了其中的原理:当上新世的藻类吸收二氧化碳进行光合作用时,它们制造了具有鲜明的同位素特征有机碳,其对海水中的二氧化碳浓度很敏感。这些“签名”保存在了化石中,可以帮助确定当时的大气中的二氧化碳含量。

  “我们需要弄清楚陆地上有什么,植物在何处生长,山在什么地方,海平面在哪里,冰层又在哪里。”唐塞特说。

  利用这些技术,科学家们已经估测出了早达150万年前的一些地点的二氧化碳水平,帕加尼说。

  美国地质勘探局锁定上新世中期为现代地球气候变化的良好比照对象。该机构采用取自100个地点和不同时间段内的数据,重建了首个也是唯一一个上新世地理空间模型。

  地质勘探局说,上新世中期的温暖程度与气候模型预测的到2100年时的气候相当,即比目前全球平均气温高出2摄氏度。

  当时的海平面比目前水平高出多达70英尺(约为21米)。其中,佛罗里达州曾是一个狭长地带,而非开阔的半岛;华盛顿特区很可能是海滨胜地,而孟加拉国的大部分地区都没入水中。现已被融化的冰川覆盖的格陵兰在当时其北坡为一片葱郁的森林。

  生活在那个年代的动物和植物对今天的我们来说并不陌生,新生的草原吸引来了长腿的食草动物,恐龙早就灭绝了,而山也基本上成形。两只脚的智人祖先们也可能从地球上走过。

  当时的大气中的二氧化碳含量在350ppm(百万分之350)到400ppm(百万分之400)之间,帕加尼说。他称模型的预测结果为“一幅相当不错、大致正确的图景”。

  当前的大气二氧化碳浓度与此类似。4月5日在夏威夷莫纳罗亚天文台获得的读数超过了394ppm(百万分之394)。这一数字比1960年的320ppm有所增高,到2100年时可能将超过450ppm。

  帕加尼说,人们关心的是,在21世纪,气温将对不断增多的二氧化碳作出怎样的响应,这要求对地球上一次所经历的、预计未来几十年内还将经历的类似热气候进行详细的分析。

  《自然气候变化》杂志发表的一项研究对比了现有的4个气候模型后发现,这4个模型彼此一致的程度很高,并且也与地质勘探局关于上新世的数据相符。

  但美国国家航空航天局戈达德空间研究所的马克?钱德勒(Mark Chandler)说,模拟北大西洋可能发生的状况时出现了重大问题。模型显示,北大西洋的变暖程度不会像上新世期间那样高。“北大西洋未来所发生的状况将极大地影响西方世界。”钱德勒说。

  上新世时期没有人类生活,这给那些人为造成气候变化的质疑者落下了把柄。

  凯托研究所的气候科学家帕特里克?迈克尔斯(Patrick Michaels)说,地球的气候已随时间推移经历了自然周期。尽管他承认人为的气候变化正在发生,但迈克尔斯说,问题在于全球气温对二氧化碳的波动有多敏感。“这无关高温,而是敏感度。”

  “他们绝对是正确的,气候在自然地变化,它不断地因自然的原因而改变。”哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的莫琳?雷默(Maureen Raymo)说。

  但雷默指出,火山喷发、其他地质活动和地球轨道的改变造成的自然变化需要无数个世代才能展现出来。而人类燃烧化石燃料不过大约一个世纪之久,却已经在将额外的二氧化碳排放到大气中。而且,在二氧化碳进入大气和感受到变暖的全部影响之间,还存在时间上的滞后。
 
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