Дрейфует льдина на Шпицбергене, Норвегия. Свен-Эрик Арндт / Артерра / Universal Images Group через Getty Images

Ежегодно в середине сентября морской ледяной покров в Северном Ледовитом океане сжимается до минимума. В этом году его площадь составляет всего 1.44 миллиона квадратных миль (3.74 миллиона квадратных километров). второе низшее значение за 42 года, прошедшие с начала измерений со спутников. Сегодня лед покрывает только 50% площади, покрытой 40 лет назад в конце лета.

Минимальная ледовитость в этом году является самой низкой за 42-летнюю историю спутников, за исключением 2012 года, что усиливает долгосрочную тенденцию к снижению ледяного покрова Арктики. Каждое из последних четырех десятилетий в среднем за один раз меньше летнего морского льда. НЦДСЛ

Как показала Межправительственная группа экспертов по изменению климата, уровни углекислого газа в атмосфере выше, чем когда-либо в истории человечества. Последний раз, когда концентрация CO2 в атмосфере достигла сегодняшнего уровня - около 412 частей на миллион - было 3 миллиона лет назад, в эпоху плиоцена.

Как геологи, изучающие эволюция климата Земли и как он создает условия для жизни, мы рассматриваем меняющиеся условия в Арктике как индикатор того, как изменение климата может изменить нашу планету. Если глобальные выбросы парниковых газов продолжат расти, они могут вернуть Землю к условиям плиоцена с более высоким уровнем моря, смещением погодных условий и измененными условиями как в мир природы и человеческие общества.

Плиоценовая Арктика

Мы часть команды ученых, которые проанализировали керны отложений Озеро Эльгыгытгын на северо-востоке России в 2013 году, чтобы понять климат Арктики в условиях повышенного содержания углекислого газа в атмосфере. Ископаемая пыльца, сохранившаяся в этих кернах, показывает, что плиоценовая Арктика сильно отличалась от своего современного состояния.

Сегодня Арктика - это безлесная равнина с редкими тундровая растительность, например травы, осоки и некоторые цветковые растения. Напротив, керны российских отложений содержали пыльца таких деревьев, как лиственница, ель, пихта и болиголов. Это показывает, что бореальные леса, которые сегодня заканчиваются на сотни миль дальше на юг и запад в России и за Полярным кругом на Аляске, когда-то доходили до Северного Ледовитого океана через большую часть арктической России и Северной Америки.

Поскольку в плиоцене Арктика была намного теплее, ледникового щита Гренландии не существовало. Небольшие ледники на гористом восточном побережье Гренландии были одними из немногих мест в Арктике с круглогодичным льдом. У плиоценовой Земли лед был только на одном конце - в Антарктиде - и этот лед был менее обширный и более подверженный плавлению.

Поскольку океаны были теплее и в Северном полушарии не было больших ледниковых щитов, уровень моря был на 30–50 футов (9–15 метров) выше на земном шаре, чем сегодня. Береговые линии находились далеко от их нынешнего местоположения. Области, которые сейчас являются Центральной долиной Калифорнии, полуостровом Флорида и побережьем Мексиканского залива, были под водой. Так была земля, где расположены крупные прибрежные города, такие как Нью-Йорк, Майами, Лос-Анджелес, Хьюстон и Сиэтл.

Более теплые зимы на территории современной западной части США уменьшили снежный покров, который в наши дни поставляет большую часть воды в регион. Сегодняшний Средний Запад и Великие равнины были настолько теплее и суше, что выращивать там кукурузу или пшеницу было невозможно.

Почему в плиоцене было так много СО2?

Каким образом концентрации CO2 в плиоцене достигли уровней, аналогичных сегодняшним? Люди не появятся на Земле еще как минимум миллион лет, а ископаемое топливо мы начали использовать совсем недавно. Ответ заключается в том, что некоторые естественные процессы, происходившие на Земле на протяжении всей ее истории, выделяют CO2 в атмосферу, а другие потребляют его. Основная система, которая удерживает эту динамику в равновесии и контролирует климат Земли, - это естественный глобальный термостат, регулируемый камнями, которые химически реагировать с CO2 и вытащить его из атмосферы.

Парниковый эффект приводит к повышению температуры поверхности и, в некоторых местах, к выпадению осадков. Вместе они ускоряют выветривание силикатных пород. Более быстрое выветривание, в свою очередь, удаляет больше CO2 из атмосферы (желтая стрелка). Сила парникового эффекта зависит от уровня CO2 в атмосфере. Греташум / Википедия

В почве определенные породы постоянно распадаются на новые материалы в реакциях с потреблением CO2. Эти реакции имеют тенденцию ускоряться при повышении температуры и количества осадков - именно в климатических условиях, возникающих при повышении концентрации парниковых газов в атмосфере.

Но у этого термостата есть встроенное управление. Когда CO2 и температура увеличиваются, а выветривание горных пород ускоряется, они вытягивают больше CO2 из атмосферы. Если CO2 начинает падать, температура снижается, а выветривание горных пород в глобальном масштабе замедляется, выделяя меньше CO2.

Реакции выветривания горных пород также могут протекать быстрее, если почва содержит много недавно обнаженных минеральных поверхностей. Примеры включают области с высокой эрозией или периоды, когда тектонические процессы Земли толкали землю вверх, создавая крупные горные цепи с крутыми склонами.

Термостат выветривания горных пород работает в геологически медленном темпе. Например, в конце эпохи динозавров около 65 миллионов лет назад, по оценкам ученых, уровень СО2 в атмосфере составлял от 2,000 4,000 до 50 400 частей на миллион. Потребовалось более XNUMX миллионов лет, чтобы естественным образом снизить их до XNUMX частей на миллион в плиоцене.

Поскольку естественные изменения уровней CO2 происходили очень медленно, циклические сдвиги в климатической системе Земли также были очень медленными. У экосистем были миллионы лет, чтобы адаптироваться, приспособиться и медленно реагировать на изменение климата.

{vembed Y = 2hNgEVFMJnQ}
Волны летней жары изменяют север Сибири, тают вечную мерзлоту и создают условия для крупномасштабных лесных пожаров.

Будущее, подобное плиоцену?

Сегодня деятельность человека подавляет естественные процессы, которые вытягивают CO2 из атмосферы. На заре индустриальной эры в 1750 году уровень СО2 в атмосфере составлял примерно Части 280 на миллион. Людям потребовалось всего 200 лет, чтобы полностью изменить траекторию, начатую 50 миллионов лет назад, и вернуть планету к уровням CO2, которых не наблюдалось в течение миллионов лет.

По большей части этот сдвиг произошел после Второй мировой войны. Ежегодное увеличение на 2-3 части на миллион сейчас является обычным явлением. И в ответ Земля быстро нагревается. Примерно с 1880 года планета нагрелась на 1 градус Цельсия (2 градуса по Фаренгейту) - во много раз быстрее, чем любой эпизод потепления за последние 65 миллионов лет истории Земли.

В Арктике потеря отражающего снега и ледяного покрова увеличила это потепление до +5 C (9 F). В результате, ледовый покров Арктики в летний период становится все меньше и меньше. По прогнозам ученых, Арктика будет летом полностью без льда в ближайшие два десятилетия.

Это не единственное свидетельство резкого потепления Арктики. Ученые записали экстремальные летние скорости таяния через ледяной щит Гренландии. В начале августа последний оставшийся шельфовый ледник Канады, на территории Нунавута, рухнул в море, Части Арктическая Сибирь и ШпицбергенГруппа норвежских островов в Северном Ледовитом океане этим летом достигла рекордно высоких температур.

Прибрежные города, сельскохозяйственные районы житницы и источники воды для многих сообществ будут радикально отличаться, если эта планета вернется в мир CO2 плиоцена. Это будущее не является неизбежным, но чтобы его избежать, потребуются большие шаги сейчас, чтобы сократить использование ископаемого топлива и отключить термостат Земли.

Об авторах

Джули Бригам-Гретт, профессор наук о Земле, Университета штата Массачусетс Амхерст и Стив Петч, адъюнкт-профессор наук о Земле, Университета штата Массачусетс Амхерст

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

Жизнь после углерода: следующая глобальная трансформация городов

by PЭт Пластрик, Джон Кливленд
Будущее наших городов не такое, как раньше. Модель современного города, которая получила широкое распространение в двадцатом веке, изжила себя. Он не может решить проблемы, которые он помог создать, особенно глобальное потепление. К счастью, в городах появляется новая модель развития городов, которая активно занимается реалиями изменения климата. Он трансформирует способы, которыми города проектируют и используют физическое пространство, генерируют экономическое богатство, потребляют и распоряжаются ресурсами, эксплуатируют и поддерживают природные экосистемы и готовятся к будущему. Доступно на Amazon

Шестое вымирание: неестественная история

Элизабет Колберт
За последние полмиллиарда лет произошло пять массовых вымираний, когда разнообразие жизни на земле внезапно и резко сократилось. Ученые всего мира в настоящее время отслеживают шестое вымирание, которое, согласно прогнозам, является самым разрушительным событием исчезновения со времени удара астероида, уничтожившего динозавров. На этот раз катаклизм - это мы. В прозе, которая одновременно откровенна, интересна и глубоко информирована, Житель Нью-Йорка писательница Элизабет Колберт рассказывает нам, почему и как люди изменили жизнь на планете так, как ни один вид не имел раньше. Переплетая исследования в полдюжине дисциплин, описания увлекательных видов, которые уже были утеряны, и историю вымирания как концепцию, Кольберт предоставляет движущий и всеобъемлющий отчет об исчезновениях, происходящих на наших глазах. Она показывает, что шестое вымирание, вероятно, будет самым длительным наследием человечества, заставляя нас переосмыслить фундаментальный вопрос о том, что значит быть человеком. Доступно на Amazon

Климатические войны: борьба за выживание в условиях перегрева мира

Гвинн Дайер
Волны климата беженцев. Десятки несостоявшихся государств. Тотальная война. От одного из величайших геополитических аналитиков мира исходит ужасающий взгляд на стратегические реалии ближайшего будущего, когда изменение климата подталкивает мировые державы к сквозной политике выживания. Пресный и непоколебимый, Климатические войны будет одной из самых важных книг в ближайшие годы. Прочитайте это и узнайте, к чему мы идем. Доступно на Amazon

От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете воспользоваться этой ссылкой использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.