Уровни углекислого газа самые высокие за 3 миллиона лет, показывает беспрецедентное компьютерное моделирование

Уровни парникового газа CO₂ в атмосфере сегодня, вероятно, выше, чем когда-либо за последние 3 миллиона лет. За это время глобальные средние температуры никогда не превышали доиндустриальные уровни более чем на 2 градуса Цельсия. К такому выводу пришло исследование, основанное на прорывном компьютерном моделировании начала ледниковых периодов в прошлом климате Земли.

Впервые команде ученых удалось использовать компьютерную симуляцию, которая соответствует данным морских донных отложений об эволюции климата за этот период. Исследование показывает, что начало ледниковых периодов, а значит, и старт циклов оледенения от холода к теплу и обратно, в основном было вызвано снижением уровня CO₂. Однако сегодня, как дополнительно подтверждает анализ, именно увеличение парниковых газов из-за сжигания ископаемого топлива коренным образом меняет нашу планету. За последние 3 миллиона лет глобальные средние температуры никогда не превышали доиндустриальные уровни более чем на 2 градуса Цельсия, в то время как продолжение нынешнего бездействия в климатической политике приведет к превышению предела в 2 градуса уже в ближайшие 50 лет.

Изменения уровня CO₂ были главным драйвером ледниковых периодов

"Из анализа донных отложений мы знаем о прошлых температурах океана и объемах льда, но до сих пор роль изменений CO₂ в формировании ледниковых циклов не была полностью понятна", — говорит Маттео Виллейт из Потсдамского института исследований воздействия на климат, ведущий автор исследования, опубликованного в Science Advances. "Это прорыв, что теперь мы можем показать в компьютерных симуляциях, что изменения уровня CO₂ были главным драйвером ледниковых периодов, наряду с вариациями орбиты Земли вокруг Солнца, так называемыми циклами Миланковича. Это не просто симуляции: мы сравнили наши результаты с реальными данными из глубин моря, и они хорошо согласуются. Наши результаты подразумевают высокую чувствительность земной системы к относительно небольшим колебаниям атмосферного CO₂".

Изучение прошлого Земли и ее естественной климатической изменчивости — ключ к пониманию возможных будущих путей человечества. "Кажется, мы сейчас выталкиваем нашу родную планету за пределы любых климатических условий, испытанных за весь текущий геологический период, четвертичный", — говорит Виллейт. "Период, который начался почти 3 миллиона лет назад и увидел начало человеческой цивилизации всего 11 000 лет назад. Так что современное изменение климата, которое мы наблюдаем, велико, действительно велико даже по меркам истории Земли".

Уроки прошлого Земли для понимания будущего

Опираясь на предыдущие исследования, ученые воспроизвели основные черты естественной климатической изменчивости за последние несколько миллионов лет с помощью эффективной численной модели. Симуляция учитывала изменения орбитальных циклов Земли и различные сценарии медленно меняющихся граничных условий, а именно выбросы CO₂ из вулканов. Исследование также учитывало изменения в распределении осадочных пород и роль атмосферной пыли, которая делает поверхность льда темнее и способствует таянию.

"Тот факт, что модель может воспроизводить основные черты наблюдаемой климатической истории, дает нам уверенность в нашем общем понимании того, как работает климатическая система", — говорит соавтор Андрей Ганопольский. "Симуляции, которые мы разрабатываем, должны быть достаточно простыми, чтобы позволить тысячи расчетных прогонов на многие тысячи лет, и в то же время должны учитывать критические факторы, управляющие нашим климатом. Это то, чего мы достигли. И это подтверждает, насколько исключительно важны изменения уровня CO₂ для климата Земли".