Палеоклиматология
| Часть серии о |
| Палеонтология |
|---|
 |
| Палеонтологический портал Категория |
Палеоклиматология ( британское написание , палеоклиматология ) — научное исследование климата, предшествовавшее изобретению метеорологических инструментов , когда не было данных прямых измерений. [1] Поскольку инструментальные записи охватывают лишь небольшую часть истории Земли , реконструкция древнего климата важна для понимания естественных изменений и эволюции нынешнего климата.
Палеоклиматология использует различные прокси -методы наук о Земле и жизни для получения данных, ранее сохранившихся в горных породах , отложениях , скважинах , ледяных щитах , годичных кольцах , кораллах , ракушках и микроокаменелостях . В сочетании с методами датирования прокси-серверов палеоклиматические записи используются для определения прошлых состояний атмосферы Земли .
Научная область палеоклиматологии достигла зрелости в 20 веке. Известные периоды, изучаемые палеоклиматологами, включают частые оледенения , которым подвергалась Земля, явления быстрого охлаждения, такие как Младший дриас , и быстрое потепление во время палеоцен-эоценового термического максимума . Исследования прошлых изменений в окружающей среде и биоразнообразии часто отражают текущую ситуацию, в частности, влияние климата на массовое вымирание и восстановление биотики, а также нынешнее глобальное потепление . [2] [3]
История
[ редактировать ]Представления об изменении климата, скорее всего, возникли в Древнем Египте , Месопотамии , долине Инда и Китае , где наблюдались длительные периоды засух и наводнений. [4] В семнадцатом веке Роберт Гук предположил, что окаменелости гигантских черепах, найденные в Дорсете, можно объяснить только некогда более теплым климатом, который, по его мнению, можно объяснить смещением земной оси. [4] В то время окаменелости часто объясняли следствием библейского потопа. [5] Систематические наблюдения солнечных пятен начал астроном-любитель Генрих Швабе в начале 19 века, положив начало обсуждению влияния Солнца на климат Земли. [4]
Научное исследование палеоклиматологии начало формироваться в начале 19 века, когда открытия об оледенениях и естественных изменениях климата Земли в прошлом помогли понять парниковый эффект . Лишь в XX веке палеоклиматология стала единой научной областью. Раньше различные аспекты истории климата Земли изучались различными дисциплинами. [5] В конце 20-го века эмпирические исследования древнего климата Земли начали сочетаться с компьютерными моделями все большей сложности. В этот период также возникла новая цель: найти древние аналоги климата, которые могли бы предоставить информацию о текущем изменении климата . [5]
Реконструкция древнего климата
[ редактировать ]
Палеоклиматологи используют широкий спектр методов для определения древнего климата. Используемые методы зависят от того, какую переменную необходимо восстановить (это может быть температура , осадки или что-то еще) и как давно возник интересующий климат. Например, глубоководные морские летописи, источник большинства изотопных данных, существуют только на океанических плитах, которые в конечном итоге погружаются ; возраст самого старого оставшегося материала составляет 200 миллионов лет . Более старые отложения также более склонны к разрушению в результате диагенеза . Это происходит из-за миллионов лет разрушения горных пород, такого как давление, тектоническая активность и течение жидкости. Эти факторы часто приводят к недостаточному качеству или количеству данных, что со временем приводит к снижению разрешения и уверенности в данных.
Конкретные методы, используемые для того, чтобы сделать выводы о древних климатических условиях, включают использование кернов озерных отложений и образований. В них используется анализ слоев отложений и образований горных пород соответственно, а также методы датирования элементов с использованием кислорода, углерода и урана.
Прокси для климата
[ редактировать ]Прямые количественные измерения
[ редактировать ]Метод прямых количественных измерений является наиболее прямым подходом к пониманию изменений климата. Сравнение недавних данных с более старыми данными позволяет исследователю получить базовое представление об изменениях погоды и климата на территории. У этого метода есть недостаток. Данные о климате начали записываться только в середине 1800-х годов. Это означает, что исследователи могут использовать данные только за 150 лет. Это бесполезно при попытке составить карту климата местности 10 000 лет назад. Здесь можно использовать более сложные методы. [8]
Лед
[ редактировать ]Горные ледники и полярные ледяные шапки / ледяные щиты предоставляют много данных в палеоклиматологии. Проекты по сбору кернов льда в ледяных шапках Гренландии и Антарктиды позволили получить данные за несколько сотен тысяч лет, а в случае проекта EPICA — за более чем 800 000 лет .
- Воздух, попавший в выпавший снег, покрывается крошечными пузырьками, когда снег сжимается в леднике под тяжестью снега более поздних лет. Захваченный воздух оказался чрезвычайно ценным источником для прямого измерения состава воздуха с момента образования льда.
- Слоистость можно наблюдать из-за сезонных пауз в накоплении льда и использовать для установления хронологии, связывая конкретные глубины ядра с временными интервалами.
- Изменения толщины слоев можно использовать для определения изменений количества осадков или температуры.
- кислорода-18 Изменение количества ( δ 18 O ) в слоях льда представляют собой изменения средней температуры поверхности океана. Молекулы воды, содержащие более тяжелый О-18, испаряются при более высокой температуре, чем молекулы воды, содержащие нормальный изотоп кислорода-16 . Соотношение О-18 и О-16 будет выше по мере повышения температуры, но оно также зависит от таких факторов, как соленость воды и объем воды, запертой в ледяных щитах. Обнаружены различные циклы соотношений изотопов.
- Пыльца наблюдалась в кернах льда, и ее можно использовать, чтобы понять, какие растения присутствовали при формировании слоя. Пыльца производится в изобилии, и ее распространение обычно хорошо изучено. Подсчет пыльцы для определенного слоя можно произвести путем наблюдения за общим количеством пыльцы, классифицированной по типу (форме) в контролируемом образце этого слоя. Изменения частоты появления растений с течением времени можно отобразить с помощью статистического анализа количества пыльцы в ядре. Знание того, какие растения присутствовали, позволяет понять количество осадков и температуры, а также типы присутствующей фауны. Палинология включает в себя изучение пыльцы для этих целей.
- В некоторых слоях содержится вулканический пепел , по которому можно установить время образования слоя. Вулканические события распространяют пепел с уникальным набором свойств (форма и цвет частиц, химический состав). Установление источника пепла даст период времени для связи со слоем льда.
Многонациональный консорциум, Европейский проект по отбору кернов льда в Антарктиде (EPICA), пробурил ледяной керн в Куполе C на ледниковом щите Восточной Антарктики и извлек лед примерно 800 000 лет назад. [9] Международное сообщество ледяных кернов под эгидой Международного партнерства в области исследований ледяных кернов (IPICS) определило приоритетный проект по получению древнейших возможных записей ледяных кернов Антарктиды, записей ледяных кернов, датируемых примерно 1,5 миллиона лет назад. [10]
Дендроклиматология
[ редактировать ]Климатическую информацию можно получить, понимая изменения в росте деревьев. Как правило, деревья реагируют на изменения климатических переменных ускорением или замедлением роста, что, в свою очередь, обычно отражается в большей или меньшей толщине годичных колец. Однако разные виды по-разному реагируют на изменения климатических переменных. Запись годичных колец устанавливается путем сбора информации со многих живых деревьев на определенной территории. Это делается путем сравнения количества, толщины, границ колец и сопоставления шаблонов годичных колец деревьев.
Различия в толщине годичных колец на деревьях часто могут указывать на качество условий окружающей среды и пригодность оцениваемой породы деревьев. Различные виды деревьев по-разному реагируют на изменения климата. Оценка нескольких деревьев одного вида, а также одного дерева разных видов позволит более точно проанализировать изменяющиеся переменные климата и то, как они влияют на окружающие виды. [11]
Более старая неповрежденная древесина, избежавшая гниения, может продлить время записи, сопоставив изменения глубины кольца с современными образцами. Используя этот метод, в некоторых районах есть записи годичных колец, датируемые несколькими тысячами лет. Более старую древесину, не связанную с современными записями, обычно можно датировать с помощью радиоуглеродных методов. Запись годичных колец может использоваться для получения информации об осадках, температуре, гидрологии и пожарах, соответствующих определенной территории.
Осадочное содержание
[ редактировать ]В более долгосрочном масштабе геологи должны обращаться за данными к осадочной летописи.
- Отложения, иногда литифицированные с образованием горных пород, могут содержать остатки сохранившейся растительности, животных, планктона или пыльцы , что может быть характерно для определенных климатических зон.
- Молекулы-биомаркеры, такие как алкеноны, могут дать информацию о температуре их образования.
- Химические характеристики, особенно Mg/Ca соотношение в кальците в опытах с фораминиферами , можно использовать для восстановления прошлой температуры.
- Изотопные отношения могут предоставить дополнительную информацию. В частности, δ 18 Запись O реагирует на изменения температуры и объема льда, а запись δ 13 Запись C отражает ряд факторов, которые часто трудно различить.
В более долгосрочном масштабе летопись горных пород может демонстрировать признаки повышения и падения уровня моря такие особенности, как «окаменевшие» песчаные дюны , а также могут быть идентифицированы . Ученые могут получить представление о долгосрочном климате, изучая осадочные породы , возраст которых составляет миллиарды лет. Деление истории Земли на отдельные периоды во многом основано на видимых изменениях в слоях осадочных пород, которые определяют основные изменения условий. Часто они включают в себя серьезные изменения климата.
Склерохронология
[ редактировать ]- Кораллы (см. также склерохронологию )
Коралловые «кольца» имеют те же признаки роста, что и деревья, и поэтому их можно датировать аналогичными способами. Основное различие заключается в их среде и условиях внутри них, на которые они реагируют. Примеры таких условий для кораллов включают температуру воды, приток пресной воды, изменения pH и волновые возмущения. Отсюда можно использовать специализированное оборудование, такое как усовершенствованный радиометр очень высокого разрешения (AVHRR), для определения температуры поверхности моря и солености воды за последние несколько столетий. δ 18 O коралловых красных водорослей является полезным показателем комбинированной температуры поверхности моря и солености поверхности моря в высоких широтах и тропиках, где многие традиционные методы ограничены. [12] [13]
Пейзажи и формы рельефа
[ редактировать ]В рамках климатической геоморфологии один из подходов заключается в изучении реликтовых форм рельефа, чтобы сделать вывод о древнем климате. [14] Климатическая геоморфология, которую часто беспокоят климаты прошлого, иногда считается темой исторической геологии . [15] Свидетельства существования климата прошлого, который необходимо изучить, можно найти в формах рельефа, которые они оставляют после себя. Примерами таких форм рельефа являются ледниковые формы рельефа (морены, бороздки), пустынные рельефы (дюны, пустынные тротуары) и прибрежные формы рельефа (морские террасы, пляжные гряды). [16] Климатическая геоморфология имеет ограниченное применение для изучения недавних ( четвертичных , голоценовых ) крупных изменений климата, поскольку они редко различимы в геоморфологических данных. [17]
Тайминг прокси
[ редактировать ]В области геохронологии ученые работают над определением возраста определенных косвенных данных. Для недавних прокси-архивов годичных колец и кораллов можно подсчитать отдельные годовые кольца и определить точный год. Радиометрическое датирование использует свойства радиоактивных элементов в качестве заменителей. В более старом материале большая часть радиоактивного материала распадется, и пропорции различных элементов будут отличаться от более новых. Одним из примеров радиометрического датирования является радиоуглеродное датирование . В воздухе космические лучи постоянно преобразуют азот в специфический радиоактивный изотоп углерода. 14 С. Когда растения затем используют этот углерод для роста, этот изотоп больше не пополняется и начинает распадаться. Соотношение «нормального» углерода и углерода-14 дает информацию о том, как долго растительный материал не контактировал с атмосферой. [18]
Известные климатические события в истории Земли
[ редактировать ]Знания о точных климатических явлениях уменьшаются по мере того, как летопись возвращается в прошлое, но известны некоторые примечательные климатические явления:
- Парадокс слабого молодого Солнца (начало)
- Гуронское оледенение (около 2400 млн лет назад Земля полностью покрылась льдом, вероятно, из-за Великого оксигенационного события )
- позднего неопротерозоя Земля-снежок (~ 600 млн лет назад, предшественник кембрийского взрыва )
- Андско-сахарское оледенение (~ 450 млн лет назад)
- Обрушение тропических лесов каменноугольного периода (~ 300 млн лет назад)
- Пермско-триасовое вымирание (251,9 млн лет назад)
- Океанические бескислородные явления (~ 120 млн лет назад, 93 млн лет назад и другие)
- Мел-палеогеновое вымирание (66 млн лет назад)
- Палеоцен-эоценовый термический максимум ( палеоцен - эоцен , 55 млн лет назад)
- Последний ледниковый максимум (~ 23 000 г. до н. э.)
- Младший Дриас /Большое замораживание (~ 11 000 г. до н. э.)
- Климатический оптимум голоцена (~ 7000–3000 до н.э.)
- Экстремальные погодные явления 535–536 гг. (535–536 гг. н.э.)
- Средневековый теплый период (900–1300 гг.)
- Малый ледниковый период (1300–1800 гг.)
- Год без лета (1816)
История атмосферы
[ редактировать ]−4500 — – — – −4000 — – — – −3500 — – — – −3000 — – — – −2500 — – — – −2000 — – — – −1500 — – — – −1000 — – — – −500 — – — – 0 — |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Самая ранняя атмосфера
[ редактировать ]Первая атмосфера состояла бы из газов солнечной туманности , в первую очередь из водорода . Кроме того, вероятно, существовали простые гидриды, подобные тем, которые сейчас обнаруживаются у газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн , в частности, водяной пар, метан и аммиак . Когда солнечная туманность рассеялась, газы должны были уйти, частично унесенные солнечным ветром . [19]
Вторая атмосфера
[ редактировать ]Следующая атмосфера, состоящая в основном из азота , углекислого газа и инертных газов, образовалась в результате газовыделения в результате вулканизма , дополненного газами, образовавшимися во время поздней тяжелой бомбардировки Земли огромными астероидами . [19] Большая часть выбросов углекислого газа вскоре растворилась в воде и образовала карбонатные отложения.
Связанные с водой отложения были обнаружены еще 3,8 миллиарда лет назад. [20] Около 3,4 миллиарда лет назад азот составлял основную часть тогдашней стабильной «второй атмосферы». Влияние жизни следует принять во внимание довольно скоро в истории атмосферы, поскольку намеки на ранние формы жизни датируются периодом от 3,5 до 4,3 миллиардов лет назад. [21] Тот факт, что это не совсем соответствует 30% снижению солнечной радиации (по сравнению с сегодняшним днем) раннего Солнца, был описан как « парадокс слабого молодого Солнца ».
Геологические данные, однако, показывают, что поверхность постоянно была относительно теплой во время всей ранней регистрации температуры Земли, за исключением одной холодной ледниковой фазы около 2,4 миллиарда лет назад. В конце архейского периода начала развиваться кислородосодержащая атмосфера, по-видимому, из фотосинтезирующих цианобактерий (см. «Великое событие оксигенации» ), которые были обнаружены в виде окаменелостей строматолитов 2,7 миллиарда лет назад. Ранняя основная изотопия углерода ( пропорции соотношений изотопов ) во многом соответствовала тому, что наблюдается сегодня, что позволяет предположить, что фундаментальные особенности углеродного цикла были установлены еще 4 миллиарда лет назад.
Третья атмосфера
[ редактировать ]Постоянное перераспределение континентов в результате тектоники плит влияет на долгосрочную эволюцию атмосферы путем переноса углекислого газа в крупные континентальные хранилища карбонатов и обратно. Свободный кислород не существовал в атмосфере примерно 2,4 миллиарда лет назад, во время Великого события оксигенации , и о его появлении свидетельствует конец полосатых железных образований . До этого весь кислород, вырабатываемый в результате фотосинтеза, потреблялся на окисление восстановленных материалов, особенно железа. Молекулы свободного кислорода не начали накапливаться в атмосфере до тех пор, пока скорость производства кислорода не стала превышать наличие восстановительных материалов. Это был переход от восстановительной атмосферы к окислительной . O 2 демонстрировал значительные изменения, пока к концу докембрия не достиг устойчивого состояния более 15%. [22] Следующим временным отрезком стал фанерозойский дышащие кислородом многоклеточные формы жизни эон, во время которого начали появляться .
Количество кислорода в атмосфере колебалось на протяжении последних 600 миллионов лет, достигая пика в 35%. [23] в каменноугольный период, что значительно выше сегодняшних 21%. Два основных процесса управляют изменениями в атмосфере: растения используют углекислый газ из атмосферы , выделяя кислород, а распад пирита и извержения вулканов выделяют в атмосферу серу , которая окисляет и, следовательно, уменьшает количество кислорода в атмосфере. Однако извержения вулканов также выделяют углекислый газ, который растения могут превращать в кислород. Точная причина изменения количества кислорода в атмосфере неизвестна. Периоды с повышенным содержанием кислорода в атмосфере связаны с быстрым развитием животных. Сегодняшняя атмосфера содержит 21% кислорода, что достаточно для быстрого развития животных. [24]
Климат в геологические эпохи
[ редактировать ]
- Гуронское оледенение — первое известное оледенение в истории Земли, продолжавшееся от 2400 до 2100 миллионов лет назад.
- Криогенное оледенение продолжалось от 720 до 635 миллионов лет назад.
- Андо -Сахарское оледенение продолжалось от 450 до 420 миллионов лет назад.
- продолжалось Оледенение Кару от 360 до 260 миллионов лет назад.
- Четвертичное оледенение — это современный период оледенения, начавшийся 2,58 миллиона лет назад.
В 2020 году ученые опубликовали непрерывные высокоточные записи изменений климата Земли за последние 66 миллионов лет и определили четыре климатических состояния , разделенных переходами, которые включают изменение уровней парниковых газов и объемов полярных ледяных щитов. Они объединили данные из различных источников. Самое теплое климатическое состояние со времен вымирания динозавров, «Теплица», длилось от 56 до 47 млн лет назад и было на ~ 14 ° C теплее, чем средние современные температуры. [25] [26]
Докембрийский климат
[ редактировать ]Докембрий произошел между временем, когда Земля впервые образовалась 4,6 миллиарда лет назад , и 542 миллионами лет назад. Докембрий можно разделить на два эона: архей и протерозой, которые далее подразделяются на эры. [27] Реконструкция докембрийского климата затруднена по разным причинам, включая небольшое количество надежных индикаторов и, как правило, недостаточно хорошо сохранившуюся или обширную летопись окаменелостей (особенно по сравнению с фанерозойским периодом). [28] [29] Несмотря на эти проблемы, существуют свидетельства ряда крупных климатических явлений на протяжении всей истории докембрия: Великое событие оксигенации , которое началось около 2,3 млрд лет назад (начало протерозоя), отмечено биомаркерами , которые демонстрируют появление фотосинтезирующих организмов. . Из-за высокого уровня кислорода в атмосфере GOE уровень CH 4 быстро упал, охлаждая атмосферу, вызывая гуронское оледенение. Примерно в течение 1 млрд лет после оледенения (2–0,8 млрд лет назад) на Земле, вероятно, наблюдались более высокие температуры, о которых свидетельствуют микроокаменелости фотосинтезирующих эукариот, а уровень кислорода составлял от 5 до 18% от нынешнего уровня кислорода на Земле. В конце протерозоя появились свидетельства глобального оледенения различной степени тяжести, вызвавшего « Землю-снежок ». [30] Земля-снежок поддерживается различными индикаторами, такими как ледниковые отложения, значительная континентальная эрозия, называемая Великим несогласием , и осадочные породы, называемые покрышками карбонатов, которые образуются после эпизода дегляциации. [31]
Фанерозойский климат
[ редактировать ]
Основными движущими силами доиндустриальной эпохи были изменения Солнца, вулканический пепел и испарения, относительные движения Земли к Солнцу, а также тектонически вызванные эффекты, такие как основные морские течения, водоразделы и океанские колебания. В раннем фанерозое увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере было связано с повышением глобальной температуры. [32] Ройер и др. 2004 г. [33] обнаружили чувствительность климата для остальной части фанерозоя, которая, по расчетам, была аналогична сегодняшнему современному диапазону значений.
Разница в глобальных средних температурах между полностью ледниковой Землей и Землей, свободной ото льда, оценивается в 10 °C, хотя гораздо большие изменения будут наблюдаться в высоких широтах и меньшие — в низких широтах. [ нужна ссылка ] Одним из требований для развития крупномасштабных ледниковых щитов, по-видимому, является расположение континентальных массивов суши на полюсах или вблизи них. Постоянное перераспределение континентов в результате тектоники плит также может влиять на долгосрочную эволюцию климата. Однако наличие или отсутствие суши на полюсах недостаточно, чтобы гарантировать оледенения или исключить полярные ледяные шапки. Существуют свидетельства прошлых теплых периодов в климате Земли, когда полярные суши, подобные Антарктиде, были домом для лиственных лесов, а не ледниковых щитов.
Относительно теплый локальный минимум между юрским и меловым периодами сопровождается усилением субдукции и вулканизма срединно-океанических хребтов. [34] из-за распада Пангея суперконтинента .
На долгосрочную эволюцию между жарким и холодным климатом наложилось множество краткосрочных колебаний климата, подобных, а иногда и более серьезных, чем изменяющиеся ледниковые и межледниковые состояния нынешнего ледникового периода . Некоторые из наиболее серьезных колебаний, такие как палеоцен-эоценовый термический максимум , могут быть связаны с быстрыми изменениями климата из-за внезапного обрушения естественных клатратных резервуаров метана в океанах. [35]
Подобное единичное событие, вызванное серьезным изменением климата после падения метеорита, было предложено в качестве причины мел-палеогенового вымирания . Другими важными порогами являются пермско-триасовое и ордовикско-силурийское вымирания, причины которых предполагаются по разным причинам.
Четвертичный климат
[ редактировать ]
Четвертичный геологический период включает современный климат. существовал цикл ледниковых периодов За последние 2,2–2,1 миллиона лет (начиная с четвертичного периода в позднем неогеновом периоде).
Обратите внимание на графике справа на сильную 120 000-летнюю периодичность циклов и поразительную асимметрию кривых. Считается, что эта асимметрия является результатом сложного взаимодействия механизмов обратной связи. Было замечено, что ледниковые периоды углубляются постепенно, но восстановление межледниковых условий происходит в один большой шаг.
График слева показывает изменение температуры за последние 12 000 лет по различным источникам; толстая черная кривая — среднее значение.
Климатические воздействия
[ редактировать ]Воздействие на климат — это разница между лучистой энергией ( солнечным светом ), получаемой Землей, и исходящей длинноволновой радиацией обратно в космос. Такое радиационное воздействие количественно определяется на основе количества CO 2 в тропопаузе в единицах ватт на квадратный метр на поверхности Земли. [40] В зависимости от радиационного баланса приходящей и уходящей энергии Земля либо нагревается, либо остывает. Радиационный баланс Земли возникает в результате изменения солнечной инсоляции и концентрации парниковых газов и аэрозолей . Изменение климата может быть вызвано внутренними процессами в земной сфере и/или следствием внешних воздействий. [41]
Одним из примеров применения этого метода для изучения климатологии является анализ того, как различные концентрации CO2 влияют на общий климат. Это делается с помощью различных косвенных показателей для оценки прошлых концентраций парниковых газов и сравнения их с нынешними. Затем исследователи смогут оценить свою роль в прогрессировании изменения климата на протяжении всей истории Земли. [42]
Внутренние процессы и воздействия
[ редактировать ]Земли Климатическая система включает атмосферу , биосферу , криосферу , гидросферу и литосферу . [43] и сумма этих процессов из сфер Земли и есть то, что влияет на климат. Парниковые газы действуют как внутреннее воздействие климатической системы. Особый интерес в области климатологии и палеоклиматологии сосредоточен на изучении чувствительности климата Земли в ответ на сумму воздействий. Анализ суммы этих воздействий дает ученым возможность делать широкие окончательные оценки климатической системы Земли. Эти оценки включают данные о таких системах, как долгосрочная изменчивость климата (эксцентриситет, прецессия наклона), механизмы обратной связи (эффект льда-альбедо) и антропогенное влияние. [44]
Примеры:
- Термохалинная циркуляция (Гидросфера)
- Жизнь (Биосфера)
Внешние воздействия
[ редактировать ]- Циклы Миланковича определяют расстояние от Земли и положение до Солнца. Солнечная инсоляция – это общее количество солнечной радиации, получаемой Землей.
- Извержения вулканов считаются внутренним воздействием. [45]
- Антропогенные изменения состава атмосферы или землепользования. [45]
- Деятельность человека, вызывающая антропогенные выбросы парниковых газов, приводит к глобальному потеплению и связанным с ним изменениям климата.
- Большие астероиды, оказывающие катастрофическое воздействие на климат Земли, считаются внешними воздействиями. [46]
Механизмы
[ редактировать ]В масштабах миллионов лет поднятие горных хребтов и последующие процессы выветривания горных пород и почв, а также субдукция тектонических плит являются важной частью углеродного цикла . [47] [48] [49] Выветривание связывает CO 2 за счет реакции минералов с химическими веществами (особенно силикатного выветривания с CO 2 ) и тем самым удаляет CO 2 из атмосферы и снижает радиационное воздействие. Противоположным эффектом является вулканизм , ответственный за естественный парниковый эффект , путем выброса CO 2 в атмосферу, влияя таким образом на циклы оледенения (ледникового периода). Джим Хансен предположил, что люди выделяют CO 2 в 10 000 раз быстрее, чем естественные процессы в прошлом. [50]
Динамика ледникового покрова и положение континентов (и связанные с ними изменения растительности) были важными факторами долгосрочной эволюции климата Земли. [51] Существует также тесная корреляция между CO 2 и температурой, при этом CO 2 сильно контролирует глобальные температуры в истории Земли. [52]
См. также
[ редактировать ]- Циклостратиграфия - изучение астрономически вынужденных климатических циклов в осадочных последовательностях.
- Палеоатмосфера - Древняя атмосфера, особенно Земли, в геологическом прошлом.
- Палеокеанография - Изучение океанов в геологическом прошлом.
- Палеотермометр - Исследование древних температур.
- Палеогидрология - изучение гидрологии в геологическом времени.
- Палеотемпестология - изучение прошлой активности тропических циклонов.
- Палеомарт - карта континентов и горных хребтов прошлого, основанная на реконструкциях плит.
- Восстановительная атмосфера - Атмосфера, содержащая восстановители.
- Таблица исторических и доисторических климатических показателей
Ссылки
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Брэдли, Рэймонд (2015). Палеоклиматология: реконструкция климата четвертичного периода . Оксфорд: Эльзевир. п. 1. ISBN 978-0-12-386913-5 .
- ^ Сахни, С. и Бентон, М.Дж. (2008). «Восстановление после самого глубокого массового вымирания всех времен» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 275 (1636): 759–65. дои : 10.1098/rspb.2007.1370 . ПМЦ 2596898 . ПМИД 18198148 .
- ^ Кронин 2010 , стр. 1.
- ^ Jump up to: а б с Фэрбридж, Родос (31 октября 2008 г.). «История палеоклиматологии». В Горнице, Вивьен (ред.). Энциклопедия палеоклиматологии и древней окружающей среды . Спрингер Природа. стр. 414–426. ISBN 978-1-4020-4551-6 .
- ^ Jump up to: а б с Кронин, Томас М. (1999). Основы палеоклиматологии . Издательство Колумбийского университета. стр. 8–10. ISBN 9780231503044 .
- ^ «Какая самая горячая земля когда-либо была?» . www.climate.gov . НОАА . 22 ноября 2023 г. Проверено 3 июня 2024 г.
- ^ Душа, Лаура (24 апреля 2018 г.). «Ведущие ученые собрались, чтобы составить график глобального изменения климата за 500 миллионов лет» . Смитсоновский журнал . Проверено 3 июня 2024 г.
- ^ Зальцман, Барри (2002). Динамическая палеоклиматология: обобщенная теория глобального изменения климата . Google Scholar: Academic Press. ISBN 978-0-12-617331-4 . Проверено 1 апреля 2024 г.
- ^ Жузель, Жан; Массон-Дельмотт, В.; Каттани, О.; Дрейфус, Г.; Фалурд, С.; Хоффманн, Г.; Минстер, Б.; Нуэ, Ж.; и др. (10 августа 2007 г.). «Орбитальная и тысячелетняя изменчивость климата Антарктики за последние 800 000 лет» (PDF) . Наука . 317 (5839): 793–796. Бибкод : 2007Sci...317..793J . дои : 10.1126/science.1141038 . ПМИД 17615306 . S2CID 30125808 .
- ^ «Страница 1 1 Международное партнерство в области исследований ледяных кернов (IPICS) Самый старый ледяной керн: данные о климате и парниковых газах Антарктики за 1,5 миллиона лет» . Проверено 22 сентября 2011 г.
- ^ Фрэнк, Дэвид; Эспер, Ян; Зорита, Эдуардо; Уилсон, Роб (14 мая 2010 г.). «Лапша, хоккейная клюшка и тарелка спагетти: взгляд на палеоклиматологию высокого разрешения» . WIRE Изменение климата . 1 (4): 507–516. Бибкод : 2010WIRCC...1..507F . дои : 10.1002/wcc.53 . ISSN 1757-7780 .
- ^ Халфар, Дж.; Стенек, Р.С.; Иоахимски, М.; Кронц, А.; Ванамейкер, AD (2008). «Коралловые красные водоросли как регистраторы климата с высоким разрешением». Геология . 36 (6): 463. Бибкод : 2008Geo....36..463H . дои : 10.1130/G24635A.1 . S2CID 129376515 .
- ^ Кобб, К.; Чарльз, компакт-диск; Ченг, Х; Эдвардс, Р.Л. (2003). «Эль-Ниньо/Южное колебание и тропический тихоокеанский климат в течение последнего тысячелетия». Природа . 424 (6946): 271–6. Бибкод : 2003Natur.424..271C . дои : 10.1038/nature01779 . ПМИД 12867972 . S2CID 6088699 .
- ^ Гутьеррес, Матео; Гутьеррес, Франциско (2013). «Климатическая геоморфология» . Трактат по геоморфологии . Том. 13. С. 115–131.
- ^ Гутьеррес, Матео, изд. (2005). «Глава 1 Климатическая геоморфология». Развитие процессов на поверхности Земли . Том. 8. стр. 3–32. дои : 10.1016/S0928-2025(05)80051-3 . ISBN 978-0-444-51794-4 .
- ^ Дуглас, Питер; Бреннер, Марк; Кертис, Джейсон (27 февраля 2016 г.). «Методы и будущие направления палеоклиматологии в низменностях майя. Глобальные и планетарные изменения» . дои : 10.1016/j.gloplacha.2015.07.008 .
- ^ Гуди, А.С. (2004). «Климатическая геоморфология». В Гуди, А.С. (ред.). Энциклопедия геоморфологии . стр. 162–164.
- ^ Кронин 2010 , стр. 32–34.
- ^ Jump up to: а б Занле, К.; Шефер, Л .; Фегли, Б. (2010). «Ранние атмосферы Земли» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 2 (10): а004895. doi : 10.1101/cshperspect.a004895 . ПМЦ 2944365 . ПМИД 20573713 .
- ^ Б. Виндли: Развивающиеся континенты. Wiley Press, Нью-Йорк, 1984 г.
- ^ Дж. Шопф: Самая ранняя биосфера Земли: ее происхождение и эволюция. Издательство Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси, 1983 г.
- ^ Кристофер Р. Скотезе, Возвращение к истории Земли: сводная таблица докембрия , Палеомарский проект
- ^ Бирлинг, Дэвид (2007). Изумрудная планета: как растения изменили историю Земли . Издательство Оксфордского университета. п. 47 . ISBN 9780192806024 .
- ^ Питер Уорд: [1] Из воздуха: динозавры, птицы и древняя атмосфера Земли
- ^ «Высокоточные записи истории климата Земли отражают текущие изменения в контексте» . физ.орг . Проверено 8 октября 2020 г.
- ^ Вестерхолд, Томас; Марван, Норберт; Друри, Анна Джой; Либранд, Дидерик; Аньини, Клаудия; Анагносту, Элени; Барнетт, Джеймс С.К.; В-третьих, Стивен М.; Влишоувер, Дэвид Де; Флориндо, Фабио; Фредерикс, Томас; Ходелл, Дэвид А.; Холборн, Энн Э.; Крун, Дик; Лауретано, Виктория; Литтлер, Кейт; Лоренс, Люк Дж.; Лайл, Митчелл; Пялике, Хейко; Рёль, Урсула; Тянь, июнь; Уилкенс, Рой Х.; Уилсон, Пол А.; Захос, Джеймс К. (11 сентября 2020 г.). «Астрономически датированные записи климата Земли и его предсказуемости за последние 66 миллионов лет» (PDF) . Наука 369 (6509): 1383–1387. Бибкод : 2020Наука... 369.1383W дои : 10.1126/science.aba6853 . hdl : 11577/3351324 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 32913105 . S2CID 221593388 . Получено 8 октября.
- ^ Годдерис, Ив; Рамштайн, Жиль; Ле Хир, Гийом (2021), Рамштайн, Жиль; Ландэ, Амаэль; Буттс, Натаэль; Сепульчр, Пьер (ред.), «Докембрийский климат» , Палеоклиматология , Границы наук о Земле, Чам: Springer International Publishing, стр. 343–358, номер домена : 10.1007/978-3-030-24982-3_26 , ISBN. 978-3-030-24982-3 , получено 9 февраля 2024 г.
- ^ Годдерис, Ив; Рамштайн, Жиль; Ле Хир, Гийом (2021), Рамштайн, Жиль; Ландэ, Амаэль; Буттс, Натаэль; Сепульчр, Пьер (ред.), «Докембрийский климат» , Палеоклиматология , Границы наук о Земле, Чам: Springer International Publishing, стр. 343–358, номер домена : 10.1007/978-3-030-24982-3_26 , ISBN. 978-3-030-24982-3 , получено 9 февраля 2024 г.
- ^ Косгроув, Грейс И.Е.; Коломбера, Лука; Маунтни, Найджел П. (1 марта 2024 г.). «Континентальная летопись докембрия: окно в раннюю среду Земли» . Докембрийские исследования . 402 : 107286. Бибкод : 2024PreR..40207286C . doi : 10.1016/j.precamres.2023.107286 . ISSN 0301-9268 .
- ^ Годдерис, Ив; Рамштайн, Жиль; Ле Хир, Гийом (2021), Рамштайн, Жиль; Ландэ, Амаэль; Буттс, Натаэль; Сепульчр, Пьер (ред.), «Докембрийский климат» , Палеоклиматология , Границы наук о Земле, Чам: Springer International Publishing, стр. 343–358, номер домена : 10.1007/978-3-030-24982-3_26 , ISBN. 978-3-030-24982-3 , получено 9 февраля 2024 г.
- ^ Стерн, Роберт Дж.; Миллер, Натан Р. (1 января 2021 г.), «Неопротерозойское оледенение - гипотеза Земли-снежка» , в Олдертоне, Дэвид; Элиас, Скотт А. (ред.), Энциклопедия геологии (второе издание) , Оксфорд: Academic Press, стр. 546–556, ISBN 978-0-08-102909-1 , получено 9 февраля 2024 г.
- ^ Пришла, Розмари Э.; Эйлер, Джон М.; Вейзер, Ян; Азми, Карем; Бранд, Уве; Вайдман, Кристофер Р. (сентябрь 2007 г.). «Связь температуры поверхности и концентрации CO 2 в атмосфере в палеозойскую эру» (PDF) . Природа . 449 (7159): 198–201. Бибкод : 2007Natur.449..198C . дои : 10.1038/nature06085 . ПМИД 17851520 . S2CID 4388925 .
- ^ Ройер, Дана Л.; Бернер, Роберт А.; Монтаньес, Изабель П.; Табор, Нил Дж.; Бирлинг, Дэвид Дж. (июль 2004 г.). «CO 2 как основная движущая сила фанерозойского климата» . ГСА сегодня . 14 (3): 4–10. Бибкод : 2004GSAT...14c...4R . doi : 10.1130/1052-5173(2004)014<4:CAAPDO>2.0.CO;2 .
- ^ Дауве Г. Ван дер Меер; Ричард Э. Зибе; Дауве Дж. Дж. ван Хинсберген; Аппи Слейс; Вим Спакман; Тронд Х. Торсвик (февраль 2014 г.). «Тектонические плиты контролируют уровень CO2 в атмосфере со времен триаса» . ПНАС . 111 (12): 4380–4385. Стартовый код : 2014PNAS..111.4380V . дои : 10.1073/pnas.1315657111 . ПМЦ 3970481 . ПМИД 24616495 .
- ^ Фрилинг, Йост; Свенсен, Хенрик Х.; Планке, Сверре; Крамвинкель, Марго Дж.; Селнес, Хаавард; Слуйс, Аппи (25 октября 2016 г.). «Выброс термогенного метана как причина длительного срока службы ПЭТМ» . Труды Национальной академии наук . 113 (43): 12059–12064. Бибкод : 2016PNAS..11312059F . дои : 10.1073/pnas.1603348113 . ISSN 0027-8424 . ПМК 5087067 . ПМИД 27790990 .
- ^ Жузель, Дж.; Массон-Дельмотт, В.; Каттани, О.; Дрейфус, Г.; Фалурд, С.; Хоффманн, Г.; Минстер, Б.; Нуэ, Ж.; Барнола, Дж. М. (10 августа 2007 г.). «Орбитальная и тысячелетняя изменчивость климата Антарктики за последние 800 000 лет» (PDF) . Наука 317 (5839): 793–796. Бибкод : 2007Sci...317..793J . дои : 10.1126/science.1141038 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17615306 . S2CID 30125808 .
- ^ Люти, Дитер; Ле Флох, Мартина; Берейтер, Бернхард; Блюнье, Томас; Барнола, Жан Марк; Зигенталер, Урс; Рейно, Доминик; Жузель, Жан; Фишер, Хубертус (15 мая 2008 г.). «Рекорд концентрации углекислого газа с высоким разрешением, сделанный 650 000–800 000 лет назад» (PDF) . Природа . 453 (7193): 379–382. Бибкод : 2008Nature.453..379L . дои : 10.1038/nature06949 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 18480821 . S2CID 1382081 .
- ^ Ламберт, Ф.; Дельмонте, Б.; Пети, младший; Биглер, М.; Кауфманн, PR; Хаттерли, Массачусетс; Стокер, ТФ; Рут, У.; Стеффенсен, JP (3 апреля 2008 г.). «Соединения пыли и климата за последние 800 000 лет из ледяного керна EPICA Dome C» . Природа . 452 (7187): 616–619. Бибкод : 2008Natur.452..616L . дои : 10.1038/nature06763 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 18385736 .
- ^ Ламберт, Ф.; Биглер, М.; Стеффенсен, JP; Хаттерли, М.; Фишер, Х. (2012). «Столетняя изменчивость минеральной пыли в данных ледяного керна высокого разрешения из Купола C, Антарктида» . Климат прошлого . 8 (2): 609–623. Бибкод : 2012CliPa...8..609L . дои : 10.5194/cp-8-609-2012 .
- ^ МГЭИК (2007). «Концепция радиационного воздействия» . МГЭИК . Архивировано из оригинала 4 января 2014 года . Проверено 14 апреля 2014 г.
- ^ МГЭИК (2007). «Что такое изменение климата и изменчивость климата?» . МГЭИК .
- ^ Саммерхейс, Колин П. (8 сентября 2020 г.). Палеоклиматология: от Земли-снежка до антропоцена . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1-119-59138-2 .
- ^ «Глоссарий, Климатическая система» . НАСА. Март 2020.
- ^ Зальцман, Барри (2002). Динамическая палеоклиматология: обобщенная теория глобального изменения климата . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-617331-4 .
- ^ Jump up to: а б «Приложение III: Глоссарий» (PDF) . МГЭИК ДО5.
Изменение климата может быть вызвано естественными внутренними процессами или внешними воздействиями, такими как модуляция солнечных циклов, извержения вулканов и стойкие антропогенные изменения в составе атмосферы или землепользовании.
- ^ Горниц, Вивьен (31 октября 2008 г.). Энциклопедия палеоклиматологии и древней окружающей среды . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4020-4551-6 .
- ^ Калдейра, Кен (18 июня 1992 г.). «Усиленное кайнозойское химическое выветривание и субдукция пелагических карбонатов». Природа . 357 (6379): 578–581. Бибкод : 1992Natur.357..578C . дои : 10.1038/357578a0 . S2CID 45143101 .
- ^ Син-Тай Эол Ли; Дуглас М. Мортон; Марк Г. Литтл; Рональд Кистлер; Ульяна Н. Городиский; Уильям П. Лиман; Арно Агранье (28 января 2008 г.). «Регулирование роста и состава континентов с помощью химического выветривания» . ПНАС . 105 (13): 4981–4986. Бибкод : 2008PNAS..105.4981L . дои : 10.1073/pnas.0711143105 . ПМК 2278177 . ПМИД 18362343 .
- ^ ван дер Меер, Доуве (25 марта 2014 г.). «Тектонические плиты контролируют содержание CO2 в атмосфере со времен триаса» . ПНАС . 111 (12): 4380–4385. Бибкод : 2014PNAS..111.4380V . дои : 10.1073/pnas.1315657111 . ПМЦ 3970481 . ПМИД 24616495 .
- ^ Джеймс Хансен (2009). «Эпоха 8 минут 65 миллионов лет с Джеймсом Хансеном» . Университет Орегона. Архивировано из оригинала 11 декабря 2021 года.
- ^ Ройер, Д.Л.; Пагани, М.; Бирлинг, Дэвид Дж. (1 июля 2012 г.). «Геобиологические ограничения чувствительности системы Земли к CO2 в меловой и кайнозойский период». Геобиология . 10 (4): 298–310. Бибкод : 2012Gbio...10..298R . CiteSeerX 10.1.1.933.8880 . дои : 10.1111/j.1472-4669.2012.00320.x . ПМИД 22353368 . S2CID 32023645 .
- ^ Ройер, Дана Л. (1 декабря 2006 г.). «Климатические пороги, вызванные выбросами CO2, в фанерозое». Geochimica et Cosmochimica Acta . 70 (23): 5665–5675. Бибкод : 2006GeCoA..70.5665R . дои : 10.1016/j.gca.2005.11.031 .
Библиография
[ редактировать ]- Брэдли, Раймонд С. (1985). Четвертичная палеоклиматология: методы палеоклиматической реконструкции . Бостон: Аллен и Анвин. ISBN 978-0-04-551067-2 .
- Кронин, Томас Н. (2010). Палеоклиматы: понимание изменения климата в прошлом и настоящем . Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. ISBN 978-0-231-14494-0 .
- Имбри, Джон (1979). Ледниковые периоды: разгадка тайны . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. ISBN 978-0-674-44075-3 .
- Маргулис, Линн ; Саган, Дорион (1986). Происхождение пола: три миллиарда лет генетической рекомбинации . Серия «Биопроисхождение». Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета. ISBN 978-0-300-03340-3 .
- Гулд, Стивен Джей (1989). Прекрасная жизнь, история сланцев Бёрджесс . Нью-Йорк: WW Нортон. ISBN 978-0-393-02705-1 .
- Кроули, Томас Дж.; Норт, Джеральд Р. (1996). Палеоклиматология . Оксфордские монографии по геологии и геофизике. Том. 18. Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 978-0-19-510533-9 .
- Климат геологического прошлого. (Климат древних геологических времен). 1924, Владимир Кеппен, Альфред Вегенер
- Факсимиле немецкого оригинала и английского перевода: Климат геологического прошлого . Борнтрегер, Берлин/Штутгарт 2015, ISBN 978-3-443-01088-1 .
- Карл-Хайнц Людвиг (2006). Краткая история климата. От сотворения Земли до наших дней (Краткая история климата, От эволюции Земли до наших дней) Осень, ISBN 3-406-54746-X
- Уильям Ф. Руддиманн (2001). Климат Земли — прошлое и будущее . Пэлгрейв Макмиллан. ISBN 978-0-7167-3741-4 .
- Б. Виндли (1984). Развивающиеся континенты . Нью-Йорк: Wiley Press.
- Драммонд, Карл Н. и Уилкинсон, Брюс Х. (2006). «Межгодовая изменчивость климатических данных». Журнал геологии . 114 (3): 325–339. Бибкод : 2006JG....114..325D . дои : 10.1086/500992 . S2CID 128885809 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
