6600万年的地球气候历史未覆盖 - 在上下文中提出当前的变化

过去6700万年来的全球平均气温的过去和未来趋势。来自沉积物核心深海底栖火鸡的氧同位素值是全球温度和冰量的衡量标准。温度相对于1961-1990全局平均值。来自最后25,000年的冰核记录的数据说明了从最后冰川到当前暖和时期的过渡，全新世。从1850年到今天的历史数据表明1950年后明显增加，标志着人为的暂停。关于围流深海记录的三个代表浓度途径（RCP）情景的全球温度的未来预测表明，到2100人气候状况将与内科气候最优（〜1600万年前）相当，远远超出门槛用于核肉大陆冰盖。如果在2100之后排放是恒定的，并且在2250年之前没有稳定，全球气候将进入初期世纪的温室世界（〜5000万年前），其多个全球变暖事件和杆子没有大型冰盖。

过去6600万年的持续记录表现出由于地球轨道周围的变化而导致的自然气候变化远远小于由于温室气体排放引起的预计未来变暖。

这是第一次，气候科学家已经编制了地球气候变化的连续，高保真记录，延长了6600万年。该记录揭示了四个独特的气候国家，研究人员称之为温室，温暖的温泉，凉爽豪华和冰馆。

这些主要的气候国家持续了数百万，有时数百万年，在每一个内部，气候都表明了对应于阳光周围地球轨道的变化的节奏变化。但是，与不同气候统区之间的戏剧性变化相比，每个气候州对轨道变化具有鲜明的轨道变化，这在全球温度的变化中推动了相对较小的变化。

今天发表的新发现（2020年9月10日在杂志科学，是几十年的工作和大型国际合作的结果。挑战是确定过去尺度的过去的气候变化足够精细，以便看到可归因于轨道变化的可变性（在地球轨道的偏心和旋转轴的旋转和倾斜和倾斜的轨道上）。

“我们已经知道很长一段时间，冰河 - 中间峡湾周期通过地球轨道的变化节奏，这改变了到达地球表面的太阳能量，而天文学家一直在计算这些轨道变化，”詹姆斯的同步讲道Zachos，地球和行星科学教授和UC Santa Cruz海洋健康教授和ida Benson Lynn教授。

“当我们重建过去的气候时，我们可以看到长期粗糙的变化很好。我们还知道由于轨道变化，轨道变化应该更精细的节奏变异，但长时间被认为不可能恢复该信号，“Zachos说。“现在我们已经成功地捕获了自然气候变化，我们可以看到预计的人为变暖将远远大于那个。”

在过去的300万年里，地球的气候已经处于冰屋状态，其特点是交替的冰川和中间夹次。现代人类在此期间进化，但温室气体排放和其他人类活动现在正在向温室和温室气候国家推动行星，因为何时·庞省以来未见，该国在大约3400万年前结束。在早期的eocene期间，没有极地冰盖，平均全球温度高于今天9至14摄氏度。

“在”业务 - 通常“方案中，IPCC投影​​将可能将全球温度带到地球在5000万年内没有看到的水平，”萨科斯说。

新的全球气候记录Cenogrid（下面的小组）是第一个不断，准确地追踪地球的气候如何发生在6600万年前恐龙的大部分灭绝以来。使用由IODP船R / V的深海沉积物中发现的微小微生物的氧气（所示）和碳同位素产生的记录产生（在照片中显示），并显示了气候变化的自然变化和变异性持续6600万年。

为了编制新的气候历史记录是通过国际海洋钻井计划（ODP，后来的综合海洋钻井计划，IODP，2013年通过国际海洋发现计划成功获得高质量的沉积物核心。过去气候的签名被记录在海底沉积物中的微观浮游生物（称为Foraminifera）的壳中。在分析沉积物核心之后，研究人员通过将在沉积物层中记录的气候变化与地球轨道的变化（称为米兰科夫循环）相匹配，必须通过匹配“十星学”。

“社区在20世纪90年代中期，如何将这种策略扩展到较旧的时间间隔，”在2001年发表的研究中发表了一项研究的Zachos表示，涉及过渡的500万期间的轨道变化的气候响应。从寡替亚州时代到内科，大约2500万年前。

“这改变了一切，因为如果我们能够做到这一点，我们就知道我们可以一路走到6600万年前，并将这些瞬态事件和地球气候的重大过渡在轨道范围内变化的背景下，”他说。

Zachos在德国不来梅大学德国海洋环境科学（Marum）大学的领先作者Thomas Westerhold曾在德国举办的少年合作，其中包括沉积物核心的巨大储藏库。Bremen Lab以及Zachos的UCSC集团的小组为较旧的记录中产生了大部分新数据。

Westerhold监督一步，拼接从世界不同地区的沉积物核心中获得的气候记录的重叠部分。“这是一个繁琐的过程，可以组装这种气候记录的长期魅力，我们还希望用独立的沉积物核心复制记录来验证信号，因此这是国际社会共同努力的重要努力，”萨科斯说。

现在，他们编制了过去6600万年的持续，天文学日期的气候记录，研究人员可以看出，气候对轨道变化的反应取决于温室气体水平和极地冰盖等因素。

“在一个没有冰的极端温室世界中，不会有任何涉及冰盖的反馈，并改变了气候的动态，”萨科斯解释说。

过去6600万年的大多数重大气候过渡已经与温室气体水平的变化有关。Zachos已经对古典 - 何群热最大（PETM）进行了广泛的研究，例如，这表明这一迅速全球变暖，使气候变为温室状态，与大气中的大量释放有关。同样，在后期何世中，随着大气二氧化碳水平滴下，冰盖开始在南极洲形成，气候转变为凉凉凉凉。

“在接近这些过渡之一时，气候可能会变得不稳定，我们看到更具决定性的轨道强迫的反应，所以这是我们希望更好地理解的事情，”萨科斯说。

他补充说，新的气候记录为许多研究领域提供了一个有价值的框架。它不仅有用测试气候模型，而且还用于研究地球理学家，研究地球动态和古生物学家的不同方面，研究改变环境如何推动物种的演变。

“这是地球科学的重大进步，以及国际海洋钻井计划的主要遗产，”萨科斯说。

参考：“在过去6600万年的地球气候和可预测性的一个天文学日期的记录”由Thomas Westerholt，Norbert Marwan，Anna Joy Drury，Diederik莱布兰，克劳迪娅Agnini，eleni Anagnostou，詹姆斯SK Barnet，Steven M. Bohaty，David de Vleeschouwer ，Flaio Florindo，Thomas Flederichs，David A. Hodell，Ann E. Holbourn，Vittoria Lauretano，Vittoria，Lucas J. Lourens，Mitchell Lyle，Heikopälike，厄斯拉Röhl，君田，Roy H.Wilkens，Roy H.Wilkens，Roy H.Wilkens，Paul A 。威尔逊和詹姆斯C. Zachos，2020年9月10
日，Science.Doi：Science.aba6853

同革史蒂文·波希思，现在在南安普顿大学，凯特利特勒，现在在埃克塞特大学，两者都在UC Santa Cruz的Zachos工作。本文的共同院胎还包括世界各地十几家机构的研究人员。这项工作由德国研究基金会（DFG），自然环境研究委员会（NERC），欧盟地平线2020计划，中国科学基金会，中国，荷兰地球系统科学中心和美国国家科学基金会的国家科学基金会提供资金。