Hat sich die Erde bereits erwärmt, oder hat die globale Erwärmung einen Abkühlungstrend umgekehrt?

Im letzten Jahrhundert ist die Durchschnittstemperatur der Erde rapide gestiegen um etwa 1 Grad Celsius erhöht (1,8 Grad Fahrenheit).Die Beweise sind schwer zu bestreiten.Es kommt von Thermometern und anderen Sensoren auf der ganzen Welt.

Aber was ist mit den Tausenden von Jahren vor der industriellen Revolution, vor Thermometern und bevor der Mensch das Klima erwärmte? Freisetzung von wärmespeicherndem Kohlendioxid aus fossilen Brennstoffen?

Hat sich die Temperatur auf der Erde damals erwärmt oder abgekühlt?

Obwohl Wissenschaftler mehr über die letzten 6.000 Jahre wissen als über jeden anderen Zeitraum von mehreren Jahrtausenden, sind Studien zu diesem langfristigen globalen Temperaturtrend zu Ergebnissen gekommen gegensätzliche Schlussfolgerungen.

Um den Unterschied zu beseitigen, haben wir eine umfassende, globale Bewertung der vorhandenen Beweise durchgeführt, die sowohl natürliche Archive wie Baumringe und Meeresbodensedimente als auch Klimamodelle umfasste.Unsere Ergebnisse, veröffentlicht im Februar.15. 2023, schlagen Möglichkeiten zur Verbesserung der Klimavorhersage vor, um zu vermeiden, dass einige wichtige, sich langsam bewegende, natürlich auftretende Klimarückkopplungen übersehen werden.

Globale Erwärmung im Kontext

Wissenschaftler wie wir, die das vergangene Klima untersuchen, oder Paläoklima, Suchen Sie nach Temperaturdaten aus weit zurückliegenden Zeiten, lange vor Thermometern und Satelliten.

Wir haben zwei Möglichkeiten:Wir können Informationen über das vergangene Klima speichern in natürlichen Archiven, oder wir können die Vergangenheit mit simulieren Klimamodelle.

Es gibt mehrere natürliche Archive, die Veränderungen des Klimas im Laufe der Zeit aufzeichnen.Die Wachstumsringe, die sich jedes Jahr bilden Bäume, Stalagmiten Und Korallen kann verwendet werden, um vergangene Temperaturen zu rekonstruieren.Ähnliche Daten finden sich in Gletschereis und in winzigen Muscheln, die in der gefunden werden Sediment, das sich im Laufe der Zeit am Meeresboden ansammelt oder Seen.Diese dienen als Ersatz oder Stellvertreter für Messungen auf Thermometerbasis.

Beispielsweise können Änderungen in der Breite von Baumringen auftreten Temperaturschwankungen aufzeichnen.Wenn die Temperatur während der Vegetationsperiode zu kalt ist, ist der in diesem Jahr gebildete Jahrring dünner als in einem Jahr mit wärmeren Temperaturen.

Ein weiterer Temperatur-Proxy findet sich im Sediment des Meeresbodens, in den Überresten winziger Meereslebewesen, die so genannt werden Foraminiferen.Wenn ein Foraminifer lebt, ändert sich seine chemische Zusammensetzung Die Schale verändert sich je nach Temperatur des Ozeans.Wenn es stirbt, sinkt die Muschel und wird im Laufe der Zeit von anderen Trümmern begraben, wodurch sich Sedimentschichten auf dem Meeresboden bilden.Paläoklimatologen können dann Sedimentkerne extrahieren und die Schalen in diesen Schichten chemisch analysieren, um ihre Zusammensetzung und ihr Alter zu bestimmen, das manchmal Jahrtausende zurückreicht.

Klimamodelle, unser anderes Werkzeug zur Erforschung vergangener Umwelten, sind mathematische Darstellungen des Klimasystems der Erde.Sie modellieren die Beziehungen zwischen der Atmosphäre, der Biosphäre und der Hydrosphäre, um die bestmögliche Nachbildung der Realität zu schaffen.

Klimamodelle sind es gewohnt Studieren Sie die aktuellen Bedingungen, zukünftige Veränderungen prognostizieren Und die Vergangenheit rekonstruieren.Wissenschaftler können beispielsweise die vergangenen Konzentrationen von Treibhausgasen eingeben, aus denen wir wissen Informationen, die in winzigen Blasen im alten Eis gespeichert sind, und das Modell kann diese Informationen verwenden, um vergangene Temperaturen zu simulieren.Zur Überprüfung ihrer Genauigkeit werden moderne Klimadaten und Details aus Naturarchiven herangezogen.

Proxydaten und Klimamodelle haben unterschiedliche Stärken.

Proxys sind greifbar und messbar und reagieren oft gut auf die Temperatur.Sie sind jedoch weder über die Welt noch über die Zeit gleichmäßig verteilt.Dies macht es schwierig, globale, kontinuierliche Temperaturen zu rekonstruieren.

Im Gegensatz dazu sind Klimamodelle räumlich und zeitlich kontinuierlich, aber obwohl sie oft sehr geschickt sind, werden sie nie jedes Detail des Klimasystems erfassen.

Ein Rätsel um die Paläotemperatur

In unserem neues Rezensionspapier, Wir bewerteten Klimatheorie, Proxy-Daten und Modellsimulationen und konzentrierten uns dabei auf Indikatoren der globalen Temperatur.Wir haben natürlich vorkommende Prozesse, die sich auf das Klima auswirken, einschließlich langfristiger Schwankungen, sorgfältig berücksichtigt Die Umlaufbahn der Erde um die Sonne, Treibhausgaskonzentrationen, Vulkanausbrüche Und die Stärke der Wärmeenergie der Sonne.

Wir haben auch wichtige Klimarückkopplungen untersucht, wie z. B. Veränderungen der Vegetation und des Meereises Einfluss auf die globale Temperatur haben.Es gibt zum Beispiel starke Beweise dafür weniger arktisches Meereis Und mehr Vegetationsbedeckung existierte in einem Zeitraum vor etwa 6.000 Jahren als im 19. Jahrhundert.Dadurch hätte sich die Erdoberfläche verdunkelt und sie hätte mehr Wärme absorbiert.

Unsere beiden Arten von Beweisen bieten unterschiedliche Antworten auf den Temperaturtrend der Erde in den 6.000 Jahren vor der modernen globalen Erwärmung.Naturarchive zeigen im Allgemeinen, dass die Durchschnittstemperatur der Erde vor etwa 6.000 Jahren um mehr als 10 % höher war etwa 0,7 °C (1,3 °F) im Vergleich zum Mittelwert des 19. Jahrhunderts, und kühlte dann allmählich bis zur Industriellen Revolution ab.Wir haben festgestellt, dass die meisten Beweise auf dieses Ergebnis hinweisen.

Unterdessen zeigen Klimamodelle im Allgemeinen einen leichten Erwärmungstrend, der einem allmählichen Anstieg des Kohlendioxids entspricht Es entwickelten sich landwirtschaftlich geprägte Gesellschaften in den Jahrtausenden danach Die Eisschichten zogen sich zurück auf der Nordhalbkugel.

So verbessern Sie Klimaprognosen

Unsere Bewertung zeigt einige Möglichkeiten zur Verbesserung der Klimaprognosen auf.

Wir haben beispielsweise herausgefunden, dass Modelle leistungsfähiger wären, wenn sie bestimmte Klimarückkopplungen vollständiger abbilden würden.Eins Klimamodellexperiment Das Modellmodell, das vor 6.000 Jahren in einigen Regionen eine erhöhte Vegetationsbedeckung beinhaltete, war in der Lage, den globalen Temperaturgipfel zu simulieren, den wir in Proxy-Aufzeichnungen sehen, im Gegensatz zu den meisten anderen Modellsimulationen, die diese ausgedehnte Vegetation nicht einbeziehen.

Diese und andere Rückmeldungen verstehen und besser einbeziehen wird wichtig sein Während Wissenschaftler unsere Fähigkeit, zukünftige Veränderungen vorherzusagen, weiter verbessern.