février 3, 2023

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De nouvelles cartes du réchauffement ancien révèlent une réponse robuste au dioxyde de carbone

Zoom / La carte globale des précipitations a changé en raison du réchauffement il y a 56 millions d’années : vert = humide, marron = plus sec. Les cercles montrent où les données géologiques montrent qu’il est devenu plus sec ou plus humide, pour vérifier les nouvelles découvertes.

Tierney et al.

dans Une étude publiée dans PNASle professeur Jessica Tierney de l’Université de l’Arizona et ses collègues ont produit des cartes mondiales complètes du réchauffement induit par le carbone qui s’est produit lors du maximum thermique paléocène-éocène (PETM), il y a 56 millions d’années.

Bien qu’il existe certaines similitudes entre la période PETM et le réchauffement actuel, les nouveaux travaux incluent des conséquences inattendues – la réponse climatique au dioxyde de carbone.2 Elle était alors deux fois plus forte que la meilleure estimation actuelle du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Mais les changements dans les régimes de précipitations et l’amplification du réchauffement aux pôles étaient remarquablement cohérents avec les tendances récentes, bien qu’il s’agisse d’un monde entièrement différent à l’époque.

monde différent

Le réchauffement de la période Petam a été provoqué par la libération géologique rapide de ko2principalement d’un spasme magmatique Dans le manteau de la Terre à l’endroit où se trouve maintenant l’Islande. Le magma a envahi les sédiments riches en pétrole de l’Atlantique Nord, faisant bouillir le dioxyde de carbone2 et le méthane. Il fallait une teneur très élevée en monoxyde de carbone pour être chaud2 Le climat l’a rendu plus chaud pendant des dizaines de milliers d’années, incitant certains créatures des profondeurs marines Et le Quelques plantes tropicales à l’extinction. Les mammifères ont évolué le plus petitet il y avait un grand nombre Migrations À travers les continents, des crocodiles et des créatures ressemblant à des hippopotames et Les palmiers Ils ont tous prospéré à seulement 500 miles du pôle Nord, et Antarctique Il n’y avait pas de glace.

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Alors que notre climat se réchauffe, les scientifiques s’améliorent Regarder de plus en plus les climats passés Pour un aperçu, mais gêné par les incertitudes de température, le dioxyde de carbone2 Niveaux et calendrier exact des changements – Les travaux antérieurs sur le PETM avaient une température incertaine de l’ordre de 8° à 10°C, par exemple. Maintenant, l’équipe de Tierney a réduit cette incertitude à seulement 2,4 °C, montrant que le PETM s’est réchauffé de 5,6 °C, une amélioration par rapport à l’estimation précédente d’environ 5 °C.

« Nous avons vraiment pu réduire cette estimation aux travaux précédents », a déclaré Tierney.

Les chercheurs ont également calculé le dioxyde de carbone2 Niveaux avant et pendant la période PETM dérivés des isotopes du bore mesurés dans les coquilles de plancton fossile. Ils ont trouvé du CO2 Il était d’environ 1 120 ppm avant la période PETM et il est passé à 2 020 ppm à son apogée. A titre de comparaison, le CO2 j’étais 280ppmnous sommes actuellement sur 418ppm. L’équipe a pu utiliser les nouvelles températures et le dioxyde de carbone2 Valeurs pour calculer le réchauffement de la planète en réponse au doublement du dioxyde de carbone2 ou « sensibilité climatique d’équilibre » pour le PETM.

très sensible

La meilleure estimation de la sensibilité climatique du GIEC pour notre époque est de 3°C, mais cela s’accompagne d’une grande incertitude – cela pourrait être n’importe quoi entre 2° à 5°C– En raison de notre connaissance imparfaite Retour d’information dans le système Terre. Si la sensibilité s’avère être à l’extrémité supérieure, nous chaufferons davantage pour une quantité donnée d’émissions. L’étude de Tierney a révélé que la sensibilité climatique de la période PETM était de 6,5 ° C, soit plus du double de la meilleure estimation du GIEC.

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Tierney m’a dit que le nombre plus élevé « n’est pas trop surprenant », car recherche précédente Décrire la réponse de la Terre au dioxyde de carbone2 Il est plus fort à un niveau de CO2 plus élevé2 Niveaux passés de la Terre. Notre sensibilité climatique ne serait pas si élevée : « Nous ne nous attendons pas à avoir une sensibilité climatique de 6,5°C demain », a expliqué Tierney.

Cependant, leur article suggère que si nous continuons à augmenter le CO2 niveaux, il induira une réponse de température à ce CO2 plus haut. « Nous pouvons nous attendre à une certaine augmentation de la sensibilité climatique dans un proche avenir, surtout si nous libérons plus de gaz à effet de serre », a déclaré Tierney.

Cartographie du climat à l’aide de la saisie de données

La nouvelle image plus claire émerge de la façon dont l’équipe de Tierney a abordé le problème éternel des géologues : nous n’avons pas de données pour chaque endroit de la planète. Les données géologiques du PETM se limitent aux sites où les sédiments de cette époque sont préservés et accessibles – généralement par un forage ou un affleurement au sol. Toute conclusion sur à l’échelle mondiale Le climat doit être mis à l’échelle à partir de ces points de données dispersés.

« C’est en fait un problème difficile », a déclaré Tierney. « Si vous voulez comprendre ce qui se passe dans l’espace, il est vraiment difficile de le faire uniquement avec des données géologiques. » Tierney et ses collègues ont donc emprunté une technique à la prévision météorologique. « Ce que font les experts météo, c’est qu’ils exécutent un modèle météorologique, et au fil de la journée, ils prennent des mesures de vent et de température, puis ils les intègrent dans leur modèle… puis ils exécutent à nouveau le modèle pour améliorer les prévisions, », a déclaré Tierney.

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Au lieu de thermomètres, son équipe a utilisé des mesures de température à partir de restes microbiens et planctoniques conservés dans des sédiments vieux de 56 millions d’années. Au lieu d’un modèle météorologique, ils ont utilisé un modèle climatique avec une géographie éocène et aucune couche de glace pour simuler le climat avant et pendant le pic de chaleur PETM. Ils ont fait tourner le modèle plusieurs fois, avec différents degrés de CO2 niveaux et la configuration orbitale de la Terre en raison des incertitudes dans ceux-ci. Ils ont ensuite utilisé les données sur les microbes et le plancton pour choisir la simulation la mieux adaptée aux données.

« L’idée est vraiment de tirer parti du fait que les simulations du modèle sont spatialement complètes. Mais ce sont des modèles, donc nous ne savons pas s’ils ont raison. Les données savent ce qui s’est passé, mais ce n’est pas spatialement complet », a expliqué Tierney. « Donc, en mélangeant, nous obtenons le meilleur des deux mondes. »

Pour voir dans quelle mesure leur produit mélangé correspondait à la réalité, ils l’ont comparé à des données indépendantes dérivées du pollen et des feuilles, et de lieux non inclus dans le processus de mélange. « Ils se sont vraiment bien entendus, ce qui est plutôt réconfortant », a déclaré Tierney.

« La nouveauté de cette étude est l’utilisation d’un modèle climatique pour déterminer avec précision la condition climatique qui correspond le mieux aux données avant et pendant la période PETM, donnant des modèles de changement climatique dans le monde et une meilleure estimation du changement de température global moyen,  » a déclaré le Dr Tom Dunkley-Jones de l’Université de Birmingham, qui ne faisait pas partie de l’étude.