Крутой парадокс тропиков
 | Эта статья написана как рассказ . ( апрель 2008 г. ) |
Парадокс прохладных тропиков — это очевидная разница между смоделированными оценками тропических температур в теплые, безледные периоды мелового периода и эоцена , и более холодными температурами, которые, как предполагали, присутствовали. Давний парадокс разрешился, когда новые косвенные значения температуры показали значительно более теплые тропики во время прошлого парникового климата. Проблема низкого градиента, то есть очень теплых полярных регионов по сравнению с сегодняшним днем, все еще остается проблемой для современных климатических моделей.
Происхождение парадокса
[ редактировать ]на основе косвенных данных Реконструкция палеотемпературы , по-видимому, предсказывала низкий температурный градиент между тропиками и полюсами . обитающих на поверхности, Данные о фораминиферах, позволяют предположить, что в позднем меловом периоде, необычно теплом периоде, температура поверхности моря была ниже, чем сегодня. [1] Позже этот термин стал применяться к аналогичным ситуациям, например, во время эоцена.
Климатические модели, работавшие в третичном периоде, не смогли создать такой низкий температурный градиент; Чтобы соответствовать наблюдаемым данным, они предсказали, что температура в тропиках должна быть 40 °C или выше — намного жарче, чем говорили прокси-серверы, и намного жарче, чем наблюдаемые сегодня температуры поверхности тропиков, которые в среднем составляют около 25 °C (77 °C). Ф). Чтобы попытаться сопоставить данные, потребовались причудливые модели, включающие необоснованные водовороты.
Модели
[ редактировать ]Были разработаны модели для прогнозирования и объяснения отсутствия льда в теплые периоды мелового периода и эоцена. Модели разрабатываются в соответствии с фундаментальным принципом: они должны быть максимально простыми. Следовательно, первые модели пытались объяснить отсутствие льда, используя исключительно другую конфигурацию континентов. [2] Они не могли создать состояние, свободное ото льда, без использования повышенной концентрации CO 2 в атмосфере ; это предположение было проверено на фактах и признано верным. [2] Это создало новую трудность: большее количество CO 2 приведет к повышению температуры тропического моря, а данные свидетельствуют о том, что она была такой же или даже холоднее, чем сегодня. [2]
Данные подтверждают прохладные тропические океаны
[ редактировать ]Данные о фораминиферах, предполагающие, что тропические температуры ниже, чем сегодня, не согласуются с наземными данными, которые говорят о более высоких температурах. [3] - хотя большинство наземных цифр основаны на экстраполяции данных, полученных за пределами тропиков. [4]
Источники ошибок
[ редактировать ]Аналитическая ошибка составляет около 2–3 °C для отдельных образцов, но при анализе образца она снижается до 0,5–1,0 °C, что недостаточно для объяснения расхождения. [2] Другие факторы означают, что любой нетронутый образец может иметь погрешность до 3 °C. [2] Изменения солености, кинетики и диагенеза также могут затруднить анализ: каждое из двух последних, по оценкам, снижает расчетную температуру на 1–2 ° C, и их трудно оценить количественно. [2]
Согласование данных с моделью
[ редактировать ]Единственный способ «подправить» модель — это изменить параметризацию облаков, один из самых непредсказуемых аспектов любой модели. Модель была скорректирована таким образом, чтобы предположить, что более высокие уровни CO 2 создают большую тропическую облачность, защищающую эти регионы от солнечного тепла. [2] Однако доказательств такого поведения не было, и проблемы все равно оставались. На полюсах все еще было теплее , чем предсказывали модели. [2] Были предложены и другие обратные связи, в том числе увеличение переноса тепла океанами в сторону полюса и реакция растительности в высоких широтах, но они не полностью объяснили поведение в южном полушарии и зимой соответственно. [2]
Разгадка парадокса
[ редактировать ]Намеки тепла - земные прокси
[ редактировать ]Данные наземных прокси показали, что температура на экваторе могла достичь 30 °C. [4] - однако эта цифра основана на экстраполяции данных, полученных за пределами тропиков. [4] Это означало бы, что прокси-фораминиферы были неверными — тесты, возможно, были перепечатаны в ходе диагенеза . Исследователи обратились к мелководным морским моллюскам , так как легко определить, были ли их раковины изменены в результате диагенеза.
Обнаружение диагенеза у моллюсков
[ редактировать ]Раковины многих моллюсков построены из арагонита, минерала, который быстро заменяется кальцитом в результате диагенетических изменений. [3] Кроме того, прибрежные моллюски сохраняют сезонную изменчивость своих раковин - особенность, которая была бы потеряна при наличии диагенетического сигнала. [3] Это устраняет неясность относительно того, подверглась ли оболочка процессам после осаждения или нет.
Данные моллюсков
[ редактировать ]Данные моллюсков позволяют предположить, что между эоценом и олигоценом произошло похолодание. [3] Взятые из залива Миссисипи, они зафиксировали температуру около 26 ° C в эоцене и 22 ° C в олигоцене; это похолодание носило явно сезонный характер: восстановленная температура воды летом была на 5° ниже, а зимой всего на 3°. [3] Эта тенденция лучше всего подходит для случая, когда CO 2 был доминирующей силой в охлаждении. [3]
Зимние температуры моллюсков хорошо совпадают с температурами фораминифер, что позволяет предположить, что фораминиферы преимущественно росли в зимние месяцы. [3] Общие температуры хорошо соответствовали наземным и смоделированным оценкам температуры поверхности моря примерно на 4–5 ° выше, чем сегодня. [3]
Переоценка летописи фораминифер
[ редактировать ]Магниево-кальциевый палеотермометр является недавно разработанной альтернативой δ-метру. 18 О и позволяет избежать многих неопределенностей, присущих последнему методу. Использование этого метода дает результаты, более соответствующие ожидаемым, в отличие от исходного δ. 18 O записи с тех же сайтов. [5] Дальнейшие кропотливые исследования были нацелены исключительно на те фораминиферы, которые, как можно было продемонстрировать, не подвергались диагенезу, на самом деле дали δ 18 O подпись, похожая на ожидаемую, [6] предполагая, что первоначальная путаница была вызвана плохой сохранностью.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Д'ондт, С.; Артур, Массачусетс (1996). «Позднемеловые океаны и крутой тропический парадокс». Наука . 271 (5257): 1838. Бибкод : 1996Sci...271.1838D . дои : 10.1126/science.271.5257.1838 . S2CID 129699980 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Кроули, Ти Джей; Зачос, Джей Си (2000). «Сравнение зональных профилей температуры за прошедшие теплые периоды времени» . Теплый климат в истории Земли . Издательство Кембриджского университета. стр. 50–76. ISBN 978-0-521-64142-5 . Проверено 24 апреля 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Кобаши, Т.; Гроссман, Эл.; Янси, TE; Докери, Д.Т. (2001). «Переоценка противоречивых оценок тропической температуры эоцена: данные по изотопам кислорода моллюсков для теплых низких широт». Геология . 29 (11): 983–986. Бибкод : 2001Geo....29..983K . doi : 10.1130/0091-7613(2001)029<0983:ROCETT>2.0.CO;2 .
- ^ Jump up to: а б с Лант, диджей; Росс, И.; Хопли, ПиДжей; Вальдес, П.Дж. (2007). «Моделирование трав C4 позднего олигоцена и климата». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 251 (2): 239–253. Бибкод : 2007PPP...251..239L . дои : 10.1016/j.palaeo.2007.04.004 .
- ^ Трипати, АК; Делани, ML; Зачос, Джей Си; Андерсон, LD; Келли, округ Колумбия; Элдерфилд, Х. (2003). «Реконструкция тропической температуры поверхности моря в раннем палеогене с использованием соотношения Mg/Ca планктонных фораминифер». Палеоокеанография . 18 (4): 25. Бибкод : 2003PalOc..18d..25T . дои : 10.1029/2003PA000937 .
- ^ Пирсон, Пенсильвания; Дитчфилд, PW; Сингано, Дж.; Харкорт-Браун, КГ; Николас, CJ; Олссон, РК; Шеклтон, Нью-Джерси; Холл, Массачусетс (2001). «Теплые тропические температуры поверхности моря в эпохи позднего мела и эоцена». Природа . 413 (6855): 481–487. Бибкод : 2001Natur.413..481P . дои : 10.1038/35097000 . ПМИД 11586350 . S2CID 4344258 .