近年來經(jīng)歷的長期干旱狀況、破紀(jì)錄的高溫、持續(xù)的野火和頻繁的、更極端的風(fēng)暴，是人類向大氣中添加二氧化碳所帶來的全球溫度上升的直接結(jié)果。 而麻省理工學(xué)院一項關(guān)于地球古代歷史上極端氣候事件的新研究表明，隨著地球持續(xù)變暖，今天的地球可能變得更加不穩(wěn)定。

這項研究于2021年8月11日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，研究了過去6600萬年的古氣候記錄，即新生代，在恐龍滅絕后不久開始。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在這一時期，地球氣候的波動經(jīng)歷了一個令人驚訝的"變暖偏向"。換句話說，變暖事件，也就是持續(xù)數(shù)千年至數(shù)萬年的長期全球變暖期遠(yuǎn)多于變冷事件。更重要的是，變暖事件往往比冷卻事件更加極端，溫度變化更大。

研究人員說，對這種變暖偏差的一個可能的解釋可能在于"乘數(shù)效應(yīng)"，即適度的變暖--例如從火山向大氣中釋放二氧化碳--自然地加速某些生物和化學(xué)過程，加強這些波動，平均來說會導(dǎo)致更多的變暖。

有趣的是，研究小組觀察到，這種變暖的偏差在500萬年前消失了，大約在北半球開始形成冰原的時候。目前還不清楚冰層對地球?qū)夂蜣D(zhuǎn)變的反應(yīng)有什么影響。但是，隨著今天北極冰層的消退，新的研究表明，乘數(shù)效應(yīng)可能重新啟動，其結(jié)果可能是人類引起的全球變暖的進(jìn)一步放大。

該研究的主要作者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系的研究生康斯坦丁·安謝德說："北半球的冰層正在縮小，并有可能作為人類行為的一個長期后果而消失。我們的研究表明，這可能使地球的氣候從根本上更容易受到極端的、長期的全球變暖事件的影響，如在地質(zhì)歷史上看到的那些事件。"

為了進(jìn)行分析，該團(tuán)隊查閱了含有深海底棲有孔蟲的大型數(shù)據(jù)庫，這些單細(xì)胞生物已經(jīng)存在了數(shù)億年，其硬殼保存在沉積物中。這些殼的成分在生物體生長時受到海洋溫度的影響;因此，這些殼被認(rèn)為是地球古代溫度的可靠代表。幾十年來，科學(xué)家們分析了從世界各地收集到的這些貝殼的成分，并確定了不同時期的日期，以追蹤地球溫度在數(shù)百萬年里的波動情況。

研究小組首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析，并觀察到在過去的6600萬年中，全球溫度波動的分布并不像一個標(biāo)準(zhǔn)的鐘形曲線，其對稱的尾部代表了極端溫暖和極端寒冷波動的同等概率。相反，該曲線明顯是一邊倒的，偏向于更多的溫暖事件而不是寒冷事件。曲線還表現(xiàn)出一個明顯較長的尾巴，代表了比最極端的寒冷事件更極端或溫度更高的溫暖事件。一切都指向一些基本的東西，這些東西導(dǎo)致了這種推動，或?qū)ψ兣录钠姟?/p>

可以說，在變暖的意義上，地球系統(tǒng)變得更加不穩(wěn)定，該小組想知道這種變暖的偏向是否可能是氣候-碳循環(huán)中"乘法噪音"的結(jié)果?？茖W(xué)家們早就知道，更高的溫度，在一定程度上，往往會加速生物和化學(xué)過程。因為碳循環(huán)是長期氣候波動的一個關(guān)鍵驅(qū)動因素，它本身就是由這些過程組成的，溫度升高可能導(dǎo)致更大的波動，使系統(tǒng)偏向于極端的變暖事件。

在數(shù)學(xué)中存在一套描述這種一般放大或乘法效應(yīng)的方程式。研究人員將這種乘法理論應(yīng)用到他們的分析中，看看這些方程是否能夠預(yù)測不對稱分布，包括其傾斜程度和尾巴的長度。

最后，他們發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)以及觀察到的對變暖的偏向，可以用乘法理論解釋。換句話說，很可能在過去的6600萬年里，平均來說，適度變暖的時期因乘數(shù)效應(yīng)而進(jìn)一步增強，例如生物和化學(xué)過程的反應(yīng)使地球進(jìn)一步變暖。

作為研究的一部分，研究人員還考察了過去的變暖事件與地球軌道變化之間的相關(guān)性。在幾十萬年的時間里，地球圍繞太陽的軌道定期變得更多或更少的橢圓。但是，科學(xué)家們想知道為什么過去的許多變暖事件似乎與這些變化相吻合，以及為什么這些事件與地球軌道的變化本身可能造成的變暖相比具有巨大的特點。

研究人員將地球軌道的變化納入乘法模型和他們對地球溫度變化的分析中，并發(fā)現(xiàn)乘法效應(yīng)可以預(yù)見地平均放大由于地球軌道的變化而導(dǎo)致的溫和的溫度上升。

氣候變暖和變冷是與軌道變化同步的，但是軌道周期本身只能預(yù)測氣候的適度變化。但是，如果我們考慮一個乘法模型，那么適度的變暖，配上這種乘法效應(yīng)，會導(dǎo)致極端事件，而這些事件往往與這些軌道變化同時發(fā)生。

"人類正在以一種新的方式強迫這個系統(tǒng)，"安謝德補充說。"而這項研究表明，當(dāng)我們提高溫度時，我們很可能會與這些自然的、放大的效應(yīng)相互作用。"

關(guān)鍵詞： 氣候研究人員 全球變暖 地球 科學(xué)進(jìn)展