地球科学研究人员回放二氧化碳6600万年的历史

一项关于古代大气二氧化碳含量和相应温度的大规模新研究为地球气候可能的走向描绘了一幅令人生畏的图景。这项研究涵盖了过去6600万年的地质记录，将目前的浓度与深层时间联系起来。除其他外，研究还表明，大气中的二氧化碳上一次持续达到今天人类驱动的水平是在 1400 万年前--比一些现有评估所显示的时间要长得多。

报告断言，长期气候对温室气体高度敏感，其连带效应可能持续数千年。

这项研究由来自 16 个国家的 80 多名研究人员历时 7 年完成。该研究最近发表在《科学》杂志上。

哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的地球化学家 Bärbel Hönisch 说："我们早就知道，向大气中添加二氧化碳会使温度升高。这项研究让我们更清楚地了解气候在长时间尺度上的敏感程度。"

过去 6600 万年的气温和大气二氧化碳浓度。底部数字表示过去的数百万年；右侧数字表示以百万分之一为单位的二氧化碳。较热的颜色表示温度较高的明显时期；较深的蓝色表示温度较低的时期。人字形实线描绘了当时的二氧化碳水平；其周围的阴影区域反映了曲线的不确定性。资料来源：Gabe Bowen，犹他大学

重新定义气候敏感性

主流估计表明，从几十年到几百年的尺度来看，大气中的二氧化碳每增加一倍，全球平均气温就会升高 1.5 到 4.5 摄氏度（2.7 到 8.1 华氏度）。然而，最近至少有一份被广泛阅读的研究报告认为，目前的共识低估了地球的敏感性，认为每增加一倍会导致 3.6 到 6 摄氏度的升温。无论如何，从目前的趋势来看，所有的估计都使地球升温接近或超过本世纪可能达到的 2℃，而许多科学家都认为，如果可能的话，我们必须避免升温 2℃。

二氧化碳浓度的历史趋势

17 世纪末，空气中的二氧化碳含量约为百万分之 280（ppm）。现在，我们的空气中的二氧化碳浓度已达到百万分之 420，增加了约 50%；到本世纪末，我们的空气中的二氧化碳浓度可能会达到百万分之 600 或更高。因此，我们已经处于不确定的变暖曲线的某处，自 19 世纪末以来，气温上升了约 1.2 摄氏度（2.2 华氏度）。

无论气温最终表现如何，对未来变暖的大多数估计都来自于对过去气温与二氧化碳含量关系的研究。为此，科学家们分析了各种材料，包括冰芯中的气泡、古代土壤和海洋沉积物的化学成分以及化石植物叶片的解剖结构。

格陵兰冰原的边缘，最近的融化使这里的地面变得光秃秃的。图片来源：Kevin Krajick/地球研究所

该联盟的成员并没有收集新的数据；相反，他们根据不断发展的知识，共同对已发表的研究进行分类，以评估其可靠性。根据新的研究结果，他们剔除了一些他们认为过时或不完整的研究，并根据最新的分析技术重新校准了其他研究。然后，他们根据迄今为止的所有证据，计算出了一条新的二氧化碳与温度的 6600 万年曲线，并就所谓的"地球系统敏感性"达成了共识，按照这个标准，二氧化碳每增加一倍，地球温度就会升高 5 到 8 摄氏度。

了解地球系统敏感性

需要注意的是：地球系统敏感性描述的是数十万年的气候变化，而不是与人类息息相关的几十年或几百年的气候变化。作者说，从长远来看，温度的升高可能来自于相互交织的地球过程，这些过程超出了空气中二氧化碳产生的直接温室效应。这些过程包括极地冰盖的融化，这将降低地球反射太阳能的能力；陆地植物覆盖的变化；以及云层和大气气溶胶的变化，这些变化可能会提高或降低温度。

"如果你想让我们告诉你 2100 年的气温是多少，这并不能告诉你。但它确实对目前的气候政策有影响，"共同作者、卫斯理安大学的古气候学家达纳-罗耶说。"它加强了我们已经知道的事实。它还告诉我们，存在着将持续数千年的缓慢的级联效应。"

霍尼希说，这项研究将对试图预测未来几十年会发生什么的气候建模人员有所帮助，因为他们将能够把新的强有力的观测结果纳入他们的研究中，并将在短时间尺度和长时间尺度上运行的过程区分开来。她指出，该项目的所有数据都可以在一个开放的数据库中获得，并将滚动更新。

完善二氧化碳与温度的关系

这项新研究涵盖了所谓的新生代，并没有从根本上改变二氧化碳与温度之间公认的关系，但它加强了对某些时段的理解，并完善了对其他时段的测量。

从大约 6600 万年前到 5600 万年前这段最遥远的时期一直是个谜，因为当时地球上基本上没有冰，但一些研究表明二氧化碳浓度相对较低。这使人们对二氧化碳与温度之间的关系产生了一些怀疑。然而，当研究小组排除了他们认为最不可靠的估计值后，他们确定二氧化碳浓度实际上相当高，约为百万分之六百到七百，与本世纪末可能达到的浓度相当。

研究人员证实了人们长期以来的看法，即最热的时期是大约 5000 万年前，当时的二氧化碳含量高达 1600 ppm，气温比现在高出 12 摄氏度。但到了大约 3400 万年前，二氧化碳含量下降到足以让今天的南极冰盖开始形成。在经历了一些起伏之后，二氧化碳进一步长期下降，在此期间，许多现代动植物的祖先开始进化。论文作者说，这表明二氧化碳的变化不仅影响气候，也影响生态系统。

对现代气候的影响

新的评估结果表明，大约 1600 万年前，二氧化碳浓度最后一次持续高于现在的水平，约为 480 ppm；到 1400 万年前，二氧化碳浓度下降到今天人类造成的 420 ppm 水平。之后，二氧化碳浓度继续下降，到大约 250 万年前，二氧化碳浓度达到约 270 或 280 ppm，从而引发了一系列冰河时期。大约 40 万年前现代人类出现时，二氧化碳含量还处于或低于这一水平，并一直持续到大约 250 年前我们开始大规模破坏大气层。

研究报告的共同作者、犹他大学教授加布里埃尔-鲍恩（Gabriel Bowen）说："不管气温究竟变化了多少度，很明显，我们已经把地球带入了我们这个物种从未见过的状况。这应该让我们停下来，质疑什么才是正确的前进道路。"

该联盟现已发展成为一个更大的项目，旨在描绘从5.4亿年前到现在的整个新生代时期二氧化碳和气候的演变过程。

编译自/ScitechDaily