من المحتمل أن يكون مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي اليوم أعلى مما كان عليه في أي وقت خلال الثلاثة ملايين سنة الماضية. أظهر بحث جديد أن هذا الارتفاع في مستوى ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز دفيئة ، يمكن أن يجلب درجات حرارة غير مرئية على مدى النطاق الزمني بأكمله.
استخدم الباحثون في الدراسة النمذجة الحاسوبية لدراسة التغيرات في المناخ خلال فترة الرباعية ، التي بدأت قبل حوالي 2.59 مليون سنة وتستمر حتى اليوم. قال مؤلف الدراسة Matteo Willeit ، باحث المناخ بعد الدكتوراه في معهد بوتسدام لأبحاث التأثيرات المناخية ، خلال تلك الفترة ، خضعت الأرض لعدد من التغييرات ، ولكن لا شيء سريع مثل تلك التي نشهدها اليوم.
وأبلغ ويليت موقع Live Science قائلاً: "للحصول على مناخ أكثر دفئًا من الحاضر ، عليك في الأساس العودة إلى فترة جيولوجية مختلفة".
3 مليون سنة من المناخ
بدأت الفترة الرباعية بفترة من التجلد ، عندما سرت صفائح الجليد من غرينلاند لتغطية جزء كبير من أمريكا الشمالية وشمال أوروبا. وقال ويليت إن هذه الأنهار الجليدية تقدمت وتراجعت في البداية على مدار 41 ألف عام ، مدفوعة بالتغيرات في مدار الأرض حول الشمس.
ولكن بين 1.25 مليون و 0.7 مليون سنة مضت ، امتدت هذه الدورات الجليدية وبين الجليدية ، وتكرر حدوثها كل 100000 سنة أو نحو ذلك ، وهي ظاهرة تسمى انتقال منتصف العصر البليستوسيني بسبب العصر الذي حدثت فيه. قال ويليت إن السؤال هو ما سبب الانتقال ، بالنظر إلى أن نمط الاختلافات في مدار الأرض لم يتغير.
استخدم Willeit وفريقه محاكاة كمبيوتر متقدمة لـ Quaternary في محاولة للإجابة على هذا السؤال. النماذج جيدة فقط مثل المعلمات المضمنة ، وقد تضمنت هذه الوحدة الكثير: الظروف الجوية وظروف المحيطات والنباتات والكربون العالمي والغبار والأغطية الجليدية. قام الباحثون بتضمين ما هو معروف عن المعلمات ثم قاموا بتعديلها لمعرفة الشروط التي يمكن أن تخلق انتقال منتصف العصر البليستوسيني.
كيف تغيرت الأمور
وجد الفريق أنه بالنسبة لدورات الجليد الجليدية التي تبلغ 41000 عام للتغيير إلى دورات عمرها 100000 عام ، يجب أن يحدث شيئان: يجب أن ينخفض ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ويجب أن تتسبب الأنهار الجليدية في إزالة طبقة من الرواسب تسمى ريجوليث.
وقال ويليت إن ثاني أكسيد الكربون ربما يكون قد انخفض لأسباب مختلفة ، مثل انخفاض في انبعاث غازات الدفيئة من البراكين ، أو التغيرات في معدل تجوية الصخور ، مما سيؤدي إلى حبس المزيد من الكربون في الرواسب التي يتم نقلها إلى قاع البحر. يعني قلة الكربون في الغلاف الجوي حبس حرارة أقل ، لذلك كان المناخ قد يبرد إلى النقطة التي يمكن أن تتشكل فيها ألواح الجليد الكبيرة بسهولة أكبر.
قدمت العمليات الجيولوجية المكون الثاني الحاسم لدورات جليدية أطول. عندما تكون القارات خالية من الجليد لفترات طويلة من الزمن ، فإنها تكتسب طبقة عليا من الصخور الأرضية غير المجمعة تسمى ريجوليث. قمر الأرض هو مكان جيد لمشاهدة مثال اليوم: طبقة الغبار السميكة للقمر هي قاعدة عجيبة.
قال ويليت إن الجليد الذي يتشكل فوق هذا الجزء المعتاد يميل إلى أن يكون أقل استقرارًا من الجليد الذي يتشكل على صخرة صلبة ثابتة (تخيل الفرق في الاستقرار بين سطح مصنوع من محامل كروية مقابل سطح طاولة مسطحة). وبالمثل ، تتدفق الألواح الجليدية القائمة على الأسرع بشكل أسرع وتبقى أرق من الجليد. عندما تغير التغيرات في مدار الأرض كمية الحرارة التي تضرب سطح الأرض ، تكون الصفائح الجليدية عرضة للذوبان بشكل خاص.
لكن الأنهار الجليدية تهدم أيضًا وتعود ، فتدفع الأشياء المتربة إلى حوافها الجليدية. هذا الجليدي الجليدي يعيد كشف الأساس. وقال ويليت إنه بعد بضع دورات جليدية في الرباعية المبكرة ، كان من الممكن أن تكون الصخر الأساسي مكشوفًا ، مما يمنح الصفائح الجليدية التي تم تشكيلها حديثًا مكانًا أكثر ثباتًا للمرساة. أدت هذه الصفائح الجليدية المرنة ، بالإضافة إلى المناخ البارد ، إلى دورات جليدية أطول شوهدت بعد حوالي مليون سنة. لا تزال الفترات بين الجليدية تحدث بسبب التغيرات المدارية ، لكنها أصبحت أقصر.
المناخ آنذاك والآن
هذه النتائج مهمة لفهم الشروط التي تحدد ما إذا كانت أماكن مثل شيكاغو أو مدينة نيويورك صالحة للعيش أو مغطاة في ميل من الجليد. وقال ويليت أنها مفيدة أيضًا في تأطير تغير المناخ اليوم.
يجب إعادة بناء سجلات الكربون في الغلاف الجوي التي كانت موجودة منذ حوالي 800000 سنة بدلاً من قياسها مباشرة من قلب الجليد ، لذلك اختلفت التقديرات الخاصة بكمية الكربون في الغلاف الجوي. يقترح ويليت وفريقه النمذجة فريقه أن ثاني أكسيد الكربون كان أقل من 400 جزء في المليون طوال فترة الرباعية بأكملها. اليوم ، يبلغ المتوسط العالمي 405 أجزاء لكل مليون وهو في ارتفاع.
أظهر نموذج Willeit أنه في أواخر العصر البليوسيني ، قبل حوالي 2.5 مليون سنة ، كان متوسط درجات الحرارة العالمية أعلى مؤقتًا بنحو 2.7 درجة فهرنهايت (1.5 درجة مئوية) قبل الاستخدام الواسع للوقود الأحفوري. تحمل درجات الحرارة القديمة هذه الرقم القياسي لأعلى مستوى في فترة الرباعية بأكملها.
لكن هذا قد يتغير قريبا. بالفعل ، أصبح العالم أكثر دفئًا بمقدار 2.1 درجة فهرنهايت (1.2 درجة مئوية) من المتوسط قبل الصناعي. ستحدد اتفاقية باريس لعام 2016 الاحترار إلى 2.7 فهرنهايت (1.4 درجة مئوية) ، بما يتناسب مع مناخ 2.5 مليون سنة مضت. إذا لم يتمكن العالم من إدارة هذا الحد واتجه نحو 3.6 درجة فهرنهايت (2 درجة مئوية) ، وهو الهدف الدولي السابق ، فسيكون هذا هو المتوسط العالمي الأكثر سخونة في هذه الفترة الجيولوجية.
قال ويليت: "إن دراستنا تضع هذا في الاعتبار". "إنه يظهر بوضوح أنه حتى إذا نظرت إلى مناخات الماضي على مدى فترات زمنية طويلة جدًا ، فإن ما نقوم به الآن فيما يتعلق بتغير المناخ هو شيء كبير وسريع جدًا ، مقارنة بما حدث في الماضي".
وستنشر النتائج اليوم (3 أبريل) في مجلة Science Advances.
