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冰冷的景观,包装冰,婚礼海,南极洲。
冰冷的景观,包装冰,婚礼海,南极洲。 信用:imagebroker / alamy股票照片
20日7月2日16:00

解释者:二氧化碳水平的上升和下降如何影响冰龄

Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

07.02.20
Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

02.07.2020 |4:00 PM
解释者:二氧化碳水平的上升和下降如何影响冰龄

在过去的11,000年里,地球的气候已经非常稳定,扮演一个重要的作用在人类文明的发展中。

在此之前,地球经历了成千上万年的冰河时代。在地球历史上的一百万年的历史中,一系列的冰龄在相对较短的温暖温度较短的时间内。

这些冰河时期是由地球轨道的缓慢变化触发并结束的。但是,大气中二氧化碳浓度的变化也在推动冰期开始时的降温和冰期结束时的升温方面起着关键作用。

在最后的冰河时代,全局平均气温围绕着4C冷却器。如果排放继续上升,那么世界上最近20,000年前和今天的世界之间的中期才能让世界变暖更多的风险。

在这个解释者中,碳简介探讨了最后一次冰金宝搏bet188河时代如何提供有关地球气候的“控制旋钮”的强大证据。它还充当气候如何从相对较小的外部“强迫”的气候变化的警示故事。

米兰科赫循环

地球经历过在过去的一百万年里,大型大陆冰盖的许多时期都覆盖了大量北半球。这些冰龄与全球温度的大幅下降 - 4C或更高的今天的水平 - 在土地和高纬度地区的变化大得多。

这些冰变量被“中间夹层”时期打断,其中温度升高到电流水平周围。最近的冰河时代发生在120,000到11 500年之间,而当前的中间间期 - 这是全新世- 预计将持续额外几万年(和人类活动可能无意中拖延进一步的下一个冰河时代的开始)。

冰夜循环主要由地球轨道的周期性变化驱动。三个不同的眶循环 - 叫做米兰科赫循环他们发现后,塞尔维亚科学家Milutin Milankovitch博士- 互动,以改变进入太阳能的分布,以大大影响地球气候。金博宝188备用地址

三个米兰科夫循环的例证从彗星节目的在大学的大气研究中心。
三个米兰科接近周期的例证彗星计划在大学大气研究中心。

这些包括:

  • 岁差——地球旋转轴的方向在26000年的变化,影响夏季高纬度地区接收到多少太阳(并改变多少到达北方和南方)。
  • 倾斜 - 在地球轴的倾斜度相对于太阳倾斜的41,000岁的变化,改变了两年期间在杆子与赤道的一年内收到了多少太阳。
  • 地球绕太阳公转轨道的形状发生了10万到40万的变化,改变了季节的长度,影响了岁差的重要性。

这三个周期以不同的时期随着时间的推移而在不同的方式重叠,这意味着ICE年龄并不总是具有相同的持续时间。这些循环中没有一个显着改变从太阳到达地球的总能量;金博宝188备用地址相反,它们主要是为了改变整个地球表面的太阳能量的分布。金博宝188备用地址

当这些循环导致北部纬度夏天越来越少,它允许冰盖开始扩张。这些冰盖反过来反射更多的阳光返回空间,导致驱动额外区域冷却的“正反馈”。

北部纬度的问题远远超过南纬度 - 至少在过去的几百万年里 - 由于它包含更多的土地面积(这可以比海洋更容易变成冰川),因为南极仍然覆盖着冰。

温室气体

这些转变在地球表面上的太阳能量的分布是不足以解释在冰龄期间气候的巨大变化,特别是高纬金博宝188备用地址度地区。

大气温室气体浓度的变化——尤其是二氧化碳——在冰期寒冷条件和间冰期温暖条件的形成过程中发挥了重要作用。在这种情况下,二氧化碳不是冰河时代的直接原因;相反,它是一种反馈,放大轨道变化引起的变化。

在冰川时期的温度和CO2浓度之间存在众所周知的相关性。下图显示了温度(红线) - 重建水平Rogogen同位素分析 - 和大气二氧化碳浓度(蓝线)在过去的80万年中,来自南极冰的气泡。

(这些古老的气泡通过钻孔进行访问冰核通过冰盖和冰川。冰核是“代理数据”,其中来自遥远过去的气候信息是从在整个地球各种形式锁定了间接证据收集的只是一个例子。)

利用Uemura等人2018年的同位素模拟和Bereiter等人2014年的南极复合冰芯大气二氧化碳数据(蓝线),南极富士圆丘监测点的南极气温(红线)重建。数据跨越23,000Bc至8,500bc的期限。
南极重建空气温度(红线)在穹顶富士站点南极洲使用同位素建模Uemura等人(2018)和南极复合冰核心大气二氧化碳数据(蓝线)来自Bereiter等(2014).数据跨越80万BCE到1980年的时期。通过碳简短使用图表金宝搏bet188高级园林

虽然二氧化碳浓度提供了全局平均值的良好代表 - 因为CO2是一个混合温室气体——值得注意的是,这里显示的温度重建仅代表南极洲。有有力的证据从上个冰川期全球气候指标来看,气温下降的幅度要小得多大约是一半- 作为南极温度。

在轨道周期的变化不会立即导致上升或大气中的CO2下降。相反,高纬度区域的冰盖上的初始增加触发导致大气二氧化碳的反馈落在冰龄的开始时。

这以多种方式发生。随着冰床的增长,海平面剧烈变化,与今天的水平相比,跌幅大约120米,并暴露当前水下的大面积土地并允许种植植被占用更多二氧化碳。

较冷的海洋水溶解更多二氧化碳,从大气中吸收更多,虽然这是有点偏移通过高盐度对海洋二氧化碳吸收的影响 - 作为雪冻结到冰盖中的淡水。

此外,冰河时代的冰川将岩石研磨成尘土,为海洋生物提供营养,帮助增加海洋深处的碳含量,因为植物被吃掉并沉入海洋。

词汇表
Albedo:这是一种衡量太阳能量被表面反射的大量的能量。金博宝188备用地址它来自拉丁语字albus,意思是白色。Albedo被测量为百分比......阅读更多

扩展的海冰也占地的海洋地区,其中提升有助于将深海二氧化碳带回表面,限制金额可以从海洋释放到大气中的二氧化碳。随风,蒸发和盐度驱动的海洋循环的变化也在减少与冰发术相关的二氧化碳中发挥作用。

最后,落地海平面也影响了珊瑚礁和其他影响海洋中储存的二氧化碳量的海洋生态系统的生长。

作为理查德巷教授,地质教授188bet博彩公司怎么样宾夕法尼亚州立大学,讲碳简介:金宝搏bet188

轨道特征对到达地球的总阳光上的影响几乎是零;阳光刚刚在地区和季节之间移动。但是,整个世界都冷却到冰河时代,尽管世界上有一半的世界变得越来越多,但整个世界都会出现在冰河时代。而且,到目前为止,所有这些解释都需要二氧化碳的影响,这精美地解释它。

一种最近的研究经过丹尼尔博士Baggenstos伯尔尼大学同事们在从最后一次冰河时代到当前的中间批位期间,在过渡期间审查了不同因素的相对贡献。他们发现,作为冰盖收缩的Albedo改变了表面的反射率 - 是负责大约一半的变暖的最大因素,同时改变二氧化碳浓度和其他温室气体负责37%,而反射粉尘量的减少其他气溶胶大气中占了剩下的13%。

落后和领先

关于CO2在ICE AGES中的作用的大量讨论 - 和相关论点通过那些气候变化持怀疑态度 - 专注于在冰龄结束时的“谴责”期间二氧化碳滞后于温度。

然而,在某些方面,这正是我们所期望的;在最后一次冰河时代结束时没有人类燃烧化石燃料,所以二氧化碳送达了反馈改变轨道而不是气候迫使这是今天。

正如艾利告诉碳简报的那样:金宝搏bet188

“轨道无法直接改变二氧化碳 - 北方夏季的速度更多,融化了冰,但不会立即导致二氧化碳改变。因此,二氧化碳必须是反馈意见。因为阳光的数量 - 以及冰量 - 具有直接和立即对温度的影响,在地球上应该有任何地方,其中CO2滞后的任何变化而不是引领轨道原因和温度变化。

这不应该打扰任何人。它经常这样做,但它不应该。你有时使用的类比是,如果我超越我的信用卡并投入债务,兴趣会让我的债务更大。利息滞后债务 - 首先我陷入债务,然后我付出兴趣,然后我进一步偿还债务。几乎每个人都明白这是一个明智的,如果不愉快的情况。当轨道影响冰和温度时,这会改变其他事情,又影响二氧化碳,这反过来又影响温度 - 如果理解完整的故事,就会相似明智。“

也就是说,近年来近年来,冰川末端的CO2和温度之间的相互关系的理解具有来自南极洲冰芯的过去温度和二氧化碳水平的更好的重建。

虽然科学家习惯于认为二氧化碳的温度滞后600至1,000年在亡观期间,最近的一些研究表明滞后是相当小甚至太小而无法检测.这是具有挑战性的恰恰匹配CO2从冰芯记录和温度记录,因为冰盖上的新降雪之间存在延迟(捕获气泡),然后慢慢压缩成冰。

下图显示了最后一次冰河时代结束期间的南极温度(红色线)和来自最近代理重建(蓝线)的CO2 - 从23,000bc到8,500bc。虽然某些时期可能会经历几百年的滞后,但这种关系看起来比早期的重建提出更大的不确定因素更紧张。

标题
南极重建空气温度(红线)在穹顶富士站点南极洲使用同位素建模Uemura等人2018和南极复合冰核心大气二氧化碳数据(蓝线)来自Bereiter等人2014.数据跨越23,000Bc至8,500bc的期限。通过碳简短使用图表金宝搏bet188高级园林

此外,单独查看南极洲的温度数据也掩盖了一个更细致的全球图片。

一种2013纸经过杰里米博士波士顿学院同事在最后一次冰河时代结束时审查了世界各地80个气候代理记录的网络。他们发现,虽然二氧化碳通常在南半球的温度滞后 - 与南极重建一致 - 对世界其他地区来说也不是正确的。

北半球和全球总体温度实际上都落后于二氧化碳;换句话说,对于整个世界来说,变暖发生在大气中二氧化碳浓度增加之后。原因是是复杂的并且是冰谐起的海洋电流的变化而被驱动。

下图显示了世界各地区的Shakun等人2013纸的结果,以及在过去的不同气候代理地点和时间段期间估计的不确定性。橙色值适用于南半球,蓝值显示北半球,灰度值显示全球温度估计。Y轴上的计数表示1,000个模拟中有多少 - 这检查了结果对CO2年龄约会和代理温度估计的不确定性的敏感性 - 显示了该尺寸的滞后。

全球(灰色)的大气二氧化碳浓度和温度之间的滞后,北半球(NH;蓝色)和南半球(Sh; Red)代理堆栈在此期间从20,000到10,000年。
全球(灰色)的大气二氧化碳浓度和温度之间的滞后,北半球(NH;蓝色)和南半球(Sh; Red)代理堆栈在此期间从20,000到10,000年。图2b in.Shakun等人2013

具体而言,Shakun及其同事们认为轨道周期的变化引发了北半球冰盖的初始熔化。这导致大量淡水倒入海洋,因为冰盖融化,扰乱了大西洋经络翻转流通(amoc),反过来,它又冷却了北半球并加热了南半球。

这个南半球变暖引起了海洋释放二氧化碳,这反过来又加热了整个星球。Shakun等建议在CO2增加后最后一次冰河时代结束时绝大多数全球变暖,尽管这种变暖是由反博会(反射率)变化和温室效应的组合驱动的。

我们可以从冰川周期中学到什么

过去冰川期的世界与今天非常不同。我们并不一定认为今天所有的力量都在起作用,因为人类排放导致了气候变化。

例如,南大洋没有大规模的海冰覆盖,这意味着在当前的气候条件下,气温上升不会导致海洋二氧化碳的释放——尽管海洋二氧化碳汇的强度是这样的预计将减少随着世界的不断变暖。

虽然在过去百万年的CO2和温度之间存在明显的关系,但难以推断未来的地球气候变化。例如,在最后一次冰河时代的末端,大气压二氧化碳浓度增加约50%,而全球温度增加约4℃。如果二氧化碳是工作中唯一的因素,那么这意味着很高气候的敏感性CO2 - 每加倍CO2约8C,远高于根据气候模型目前的估计和其他证据。

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但是,如果二氧化碳只有大约35%的贡献在最后一次冰河时代结束时的变暖 - 随着熔炼冰盖的改变冰片发挥着重要作用 - 这意味着围绕3C的气候敏感性 - 与当前的模型估计有更多的惯例,但是非常大的不确定性鉴于模拟在该期间模拟全局变化的准确性的限制。

与此同时,二氧化碳在放大冰​​时代的初始轨道变化方面发挥了如此重要的作用进一步重申其作用主要控制旋钮地球的气候。

在冰川期,相对较小的外部力量变化可以驱动如此巨大的行星反应,这一事实应该成为一个警示的例子。这是因为人类排放的二氧化碳和其他温室气体使地球进一步超出了过去几百万年的气候条件范围。

全球气温是只有左右4℃寒冷在最后的冰河时代比今天。在较高的排放情景下,减缓努力有限,世界上可能在多世纪以来的时间更加温暖,而不是在最后一千年的冰河时代结束时变暖。

来自这个故事的Sharelines
  • 解释者:二氧化碳水平的上升和下降如何影响冰龄
  • 解释者:CO2水平在冰龄期间的影响

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