冰河時代的氣候線索被發現

地球在上一個冰河時代有多冷?真相可能隱藏在湖泊深處，有助於預測地球將如何再次變暖。湖床沉積物保存著過去年代的化學記錄，其中包括上面大氣的同時狀態。由萊斯大學教授和她的同事領導的科學家們設計了一個新的計算模型來解釋他們揭示的內容。

西爾維亞?迪伊(Sylvia Dee)和她的同事們已經創建了一個計算型湖泊代理系統模型，以更直接地與可測量的氣候模型變數聯繫起來的方式，將來自湖泊地表水深處的數據進行轉換。他們的工作是Dee公司開發的公共軟體平台PRYSM的一部分，並在美國地球物理聯盟期刊《古海洋學和古氣候學》上發表。研究過去氣候的科學家們分析了來自諸如珊瑚和冰芯之類的檔案的地球化學信號，或者編碼在老樹的年輪中，但並不是每個人都用同樣的方式來解讀這些數據。迪伊的任務是設計簡單的模型，幫助更一致地解釋過去的氣候觀測與氣候模型，並在此過程中使這些寶貴的檔案與未來氣候變化的研究更相關。

「我們有幾千年前的氣候模型模擬，」今年加入Rice的Dee說。「它們幫助我們了解過去溫度和降水變化的驅動因素，但我們必須使用過去的氣候數據來證實模型的真實性。」「例如，如果一個氣候模型與我們從湖泊中重建的溫度表現出強烈的一致性，我們可能會得出這樣的結論:這個模型的物理原理是可靠的，它可以更好地模擬未來人類活動變暖的情況。」

湖床在層狀沉積物中儲存了氣候歷史的證據，可以通過提取岩心來分析和確定年代。迪伊的研究利用氣候模型數據來探索和理解科學家們在給定時間內用來重建大氣條件的湖泊檔案。迪伊說:「地球上最豐富的溫度和降水歷史都來自湖泊。」「多年來，人們一直在測量沉積物中的各項指標，但將這些數據與氣候模型進行比較並不容易。「我就是從那裡來的，」她說。「我是一組科學家中的一員，他們致力於在氣候模型告訴我們的過去氣候系統的變化與數據告訴我們的之間進行轉換。」

迪伊和她的團隊在非洲的馬拉維和坦噶尼喀兩個湖泊模擬了湖的溫度和氣候檔案，這兩個湖泊的歷史可以追溯到21000年前的最後一個冰川時期，當時全球氣溫估計比今天低3到5攝氏度。「這是氣候學家明確的目標，」她說。「我們從過去得到的線索告訴我們非洲大陸有多冷。這是地球氣候歷史上最後一次由於二氧化碳的壓力導致平均氣候發生戲劇性的變化，我們用它作為氣候模型性能的測試平台。在測試用例中，PRYSM的模擬顯示湖泊溫度代理低估了空氣溫度的變化。迪伊說:「人們通常認為，沉積物中湖泊溫度的重建反映了氣溫的變化。」「我們假設它們會同時變化。我們的模型模擬顯示湖實際上是在阻尼溫度信號。「例如，如果模擬的空氣溫度顯示自上次非洲冰河期以來的最高氣溫上升了4攝氏度，而湖水溫度上升到3攝氏度，我們可能會錯誤地得出這樣的結論:空氣溫度比實際溫度高了整整1攝氏度。」從本質上說，我們能夠量化在我們對過去溫度變化的解釋中，人們可能預期的誤差。

這些錯誤僅僅是湖泊造成的，」她說。「知道這一點很重要，」迪伊說。「這些湖泊重建是唯一的數據，可以幫助我們了解在全球變暖的情況下，非洲大陸的溫度將如何演變。」我們希望PRYSM能夠以更高的信心來抑制這些氣候變化。開源的PRYSM是2.0版本，明確設計用於模擬湖泊中的氣候檔案。迪伊建造了第一個模型來模擬冰芯、珊瑚、洞穴沉積物和樹環纖維素。她和她的同事計劃隨著時間的推移添加更多已知的古氣候代理。因為PRYSM是開源的，任何人都可以訪問代碼(通過GitHub)並增強它。

迪伊說:「我正試圖讓建模和古氣候研究領域的每個人都互相交流。」「PRYSM的目的是讓兩個社區都明白，我們不能拿蘋果和橘子作比較。我們需要以一種更正式的方式比較古氣候數據和模型模擬，這樣做，我們希望極大地改善我們對過去氣候變化的解釋。她說:「能夠獲得過去氣溫的快照的好處是，我們有希望對地球如何應對持續的人為氣候變化有更廣泛的了解。」「我們對過去150年發生的事情進行了直接測量。但如果我們再往前看，二氧化碳的變化更大，火山活動的變化更大，地球上的冰蓋也更大。那些是沉重的鎚子。他們幫助我們理解氣候如何對更強的壓力做出反應。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！