周三在《自然》(Nature)杂志上发表的研究表明,过去12000年的气候比之前认为的要凉爽得多。与之形成对比的是,人类活动引起的大气变暖比我们意识到的更加异常。这是因为该研究的作者发现了一种估算历史温度的新方法,他们说这种方法可以过滤掉季节性变化,而这些季节性变化曾使过去几千年看起来比实际更温暖。
这些发现为解决近期气候变化史上的一个悬而未决的难题提供了可能。这个问题被称为“全新世变暖悖论”(Holocene warming conundrum),即之前重建的历史气候显示,从6000年前到10000年前曾有一个温暖期,随后是一个冷却期。然而,同期气候模型却表明,地球本应在稳步变暖。
罗格斯大学(Rutgers University)的古气候研究员、该研究的作者之一萨曼莎·博娃(Samantha Bova)解释说,通过精细调整我们对气候变化物理证据的解读方式,“[这些数据]确实显示出一种与气候模型预测高度一致的变暖趋势。”
对气候历史的重新解读改变了过去150年人类引起变暖的背景。博娃说,我们不是在经历了6000年的寒冷期后才开始变暖,而是正在进入一个未知领域:一个比自冰川上次覆盖曼哈顿以来的任何时候都要温暖的世界。
博娃 cautioned,并不是说显示6000年前变暖的现有解释是错误的。它似乎只反映了北半球夏季温度的变化,而不是年平均温度。这一点很重要,因为季节性变化更多地是由地球与太阳的关系驱动的,不能与气候模型预测的年平均值进行比较。
在全新世早期,北半球的夏季更热,因为地球的轨道呈更椭圆的形状,导致冷热波动更大。但这并不意味着年平均温度更高——只是季节性变化更剧烈。
博娃说:“即使在工业革命之前,自6000年前起,温室气体就已经在增加了。”但与现代排放量相比,这种增加非常微小。她表示,大约从公元前4000年到公元1850年,大气中二氧化碳的浓度增加了约20 ppm(百万分率)。相比之下,仅自1950年以来,它就增加了约100 ppm。
但她说,这个悖论一直是气候怀疑论者的论据。
他们的论点是:如果温室气体在全新世增加的同时全球气温却下降,那么温室效应如何对全球变暖如此重要?
解决这个谜团始于2016年,当时博娃和她的同事们参加了由罗格斯大学牵头前往巴布亚新几内亚北部海岸的一次考察。在那里,他们从海底收集了跨越数十万年气候历史的沉积岩芯。
全新世的季节性模式估算因温室气体和冰盖范围的变化而变得复杂,因此气候学家们转而回顾了最后一个冰期,即从128,000年前持续到大约115,000年前的间冰期。
博娃解释说,最后一个温暖期在气候学上更简单。“与全新世不同,那个时期的温室气体基本是平稳的。”冰盖也迅速消退,对全球气候的影响相对较小。
与此同时,地球绕太阳的轨道更加椭圆,热带地区季节性日照的变化是今天的两倍。
因此,博娃说:“我们可以几乎完全将我们在记录中看到的气温变化归因于入射[太阳辐射]的变化。”
事实上,他们在最后一个间冰期记录到的长期变化与地球轨道变化引起的季节性日照模式相吻合,这表明沉积记录反映的是更强烈的夏季,而不是整体更热的年份。
从那时起,计算季节性日照对海洋温度的影响,并将其扣除,以获得年平均值。
当他们将这种方法应用于全新世现有的温度记录计算年平均温度时,他们发现了一个稳定的变暖模式——这正是气候模型所预测的。
博娃说,由于模型与他们的记录如此吻合,团队便开始将他们数据中的变暖趋势归因于物理原因。
起初,全新世的变暖是由冰盖缓慢消退驱动的。博娃说:“你正在减少地球表面闪亮的白色物质,‘反射回太空的辐射就少了’,所以地球变暖。然后,大约在6000年前,温室气体浓度的上升导致了进一步的变暖。”
博娃承认,对于解释模型与先前气候数据之间差异的假说还有其他竞争性的观点。例如,另一项假说认为,目前的气候模型未能充分考虑全新世大气中尘埃的增加,而尘埃会产生净冷却效应。
但她说,这项研究提供了证据,表明问题在于对底层数据的解读,而不是模型本身。
博娃说:“之前就有人提出这些记录可能存在季节性偏差,‘但从未有过确凿的证据来证明这一点。’”