Sa Tahimik na Spring , Isinasaalang-alang ni Rachel Carson ang Western sagebrush. Para dito ang likas na tanawin ay mahusay sa pagsasalita ng mga puwersa na lumikha nito, nagsusulat siya. Ito ay kumakalat sa harap namin tulad ng mga pahina ng isang bukas na libro kung saan mababasa natin kung bakit ang lupa ay ano ito, at kung bakit dapat nating panatilihin ang integridad nito. Ngunit ang mga pahina ay hindi nababasa. Siya ay nagdadalamhati sa pagkawala ng isang nanganganib na tanawin, ngunit maaari rin niyang pag-usapan ang tungkol sa mga marka ng paleoclimate.

Upang malaman kung saan ka pupunta, kailangan mong malaman kung nasaan ka. Partikular na totoo iyon para sa mga siyentista sa klima, na kailangang maunawaan ang buong saklaw ng mga pagbabago ng planeta upang mai-chart ang takbo ng ating hinaharap. Ngunit nang walang isang time machine, paano nila makukuha ang ganitong uri ng data?



kailan dumating ang vikings sa america

Tulad ng Carson, kailangan nilang basahin ang mga pahina ng Earth. Sa kasamaang palad, ang Earth ay nag-iingat ng mga talaarawan. Anumang bagay na naglalagay ng taunang mga layer - mga coral ng karagatan, mga stalagmit ng kuweba, mga puno ng buhay , maliit na maliit na maliit mga nilalang dagat —Matapat na nagtatala ng mga kundisyon ng nakaraan. Upang magpatuloy, ang mga siyentipiko ay dredge sediment cores at mga ice cores mula sa ilalim ng karagatan at mga nagyeyelong poste, na nagsusulat ng kanilang sariling mga alaala sa pagsabog ng abo at alikabok at mga bula ng matagal nang nakakulong gas.



Kung gayon, mayroon tayong mga makina ng oras: Ang bawat isa sa mga proxy na ito ay nagsasabi ng isang bahagyang magkakaibang kwento, kung aling mga siyentipiko ang maaaring maghabi upang makabuo ng isang mas kumpletong pag-unawa sa nakaraan ng Daigdig.

Noong Marso, ang National Museum of Natural History ng Smithsonian Institution ay ginanap ang isang tatlong araw na Earth's Temperature History Symposium na pinagsama ang mga guro, mamamahayag, mananaliksik at publiko upang mapahusay ang kanilang pag-unawa sa paleoclimate. Sa isang panayam sa gabi, Gavin Schmidt , modelo ng klima at direktor ng Goddard Institute for Space Studies ng NASA, at Richard Alley , isang sikat na geologist sa buong mundo sa Pennsylvania State University, ipinaliwanag kung paano ginagamit ng mga siyentista ang mga nakaraang klima ng Earth upang mapabuti ang mga modelo ng klima na ginagamit namin upang mahulaan ang ating hinaharap.



Narito ang iyong gabay sa mga pagdaon sa klima ng Daigdig-hindi lamang ang alam natin, ngunit kung paano natin ito nalalaman.

Paano natin titingnan ang nakaraang klima ng Earth?

Tumatagal ng kaunting pagkamalikhain upang muling maitayo ang mga nakaraang pagkakatawang-tao ng Earth. Sa kasamaang palad, alam ng mga siyentista ang pangunahing mga natural na kadahilanan na humuhubog sa klima. Nagsasama sila ng mga pagsabog ng bulkan na ang abo ay pumipigil sa araw, mga pagbabago sa orbit ng Daigdig na naglilipat ng sikat ng araw sa iba't ibang mga latitude, sirkulasyon ng mga karagatan at yelo sa dagat, ang layout ng mga kontinente, ang laki ng butas ng ozone, pagsabog ng mga cosmic ray, at pagkalbo ng kagubatan. Sa mga ito, ang pinakamahalaga ay ang mga greenhouse gas na nakakagulat sa init ng araw, partikular ang carbon dioxide at methane.



Tulad ng sinabi ni Carson, itinala ng Earth ang mga pagbabagong ito sa mga tanawin nito: sa mga layer ng geologic, mga puno ng fossil , mga shell ng fossil, pantay crystallized rat pee —Basically anumang bagay na talagang luma na napapanatili. Maaaring buksan ng mga siyentista ang mga pahina ng talaarawan at tanungin sila kung ano ang nangyayari sa oras na iyon. Ang mga singsing ng puno ay partikular na masigasig na tagapag-alaga, na nagtatala ng ulan sa kanilang taunang singsing; ang mga ice cores ay maaaring mapanatili ang napakadetalyadong detalyadong mga account ng pana-panahong kondisyon na babalik ng halos isang milyong taon.

2616_p1000526-1280px-90.jpg

Ang mga ice cores ay nagbubunyag ng taunang mga patong ng niyebe, abo ng bulkan at kahit mga labi ng matagal nang namatay na sibilisasyon.(NASA's Goddard / Ludovic Brucker)

Ano pa ang masasabi sa atin ng isang core ng yelo?

Wow, napakarami, sabi ni Alley, na gumugol ng limang mga panahon sa bukid coring ice mula sa Greenland ice sheet. Isaalang-alang kung ano talaga ang isang core ng yelo: isang cross-section ng mga layer ng snowfall na babalik millennia.

Kapag kumot ang niyebe sa lupa, naglalaman ito ng maliliit na puwang ng hangin na puno ng mga atmospheric gas. Sa mga poste, ang mga mas matandang mga layer ay nalibing at nasiksik sa yelo, na ginagawang mga bula ng nakaraang hangin ang mga puwang na ito, tulad ng isinulat ng mga mananaliksik na sina Caitlin Keating-Bitonti at Lucy Chang Smithsonian.com. Ginagamit ng mga syentista ang komposisyon ng kemikal ng mismong yelo (ang ratio ng mabibigat at magaan na mga isotop ng oxygen sa H2O) sa tantyahin ang temperatura .Sa Greenland at Antarctica, ang mga siyentista tulad ng Alley ay kumukuha ng hindi maiisip na mahabang mga yelo na yelo — ilang higit pa sa dalawang milya mahaba!

Sinasabi sa amin ng mga ice cores kung magkano ang nahulog ng niyebe sa loob ng isang partikular na taon. Ngunit isiniwalat din nila ang alikabok, asin sa dagat, abo mula sa malayong pagsabog ng bulkan, maging ang polusyon na naiwan ng pagtutubero ng Roman. Kung nasa hangin ito ay nasa yelo, sabi ni Alley. Sa mga pinakamahuhusay na kaso, maaari nating mai-date ang mga ice cores sa kanilang eksaktong panahon at taon, na binibilang ang kanilang taunang mga layer tulad ng mga singsing sa puno. At pinapanatili ng mga ice cores ang magagandang detalyeng ito na babalik daan-daang libo-libong taon, ginagawa silang tinatawag ng Alley na pamantayang ginto ng mga paleoclimate na proxy.

Maghintay, ngunit hindi ba mas matagal ang kasaysayan ng Earth kaysa doon?

Oo, tama iyan. Ang mga siyentipiko ng Paleoclimate ay kailangang bumalik sa milyun-milyong taon-at para doon kailangan natin ng mga bagay na mas matanda pa kaysa sa mga core ng yelo. Sa kabutihang palad, ang buhay ay may mahabang tala. Ang tala ng fossil ng kumplikadong buhay ay umabot sa isang lugar sa paligid 600 milyong taon . Nangangahulugan iyon na mayroon kaming tiyak na mga proxy para sa mga pagbabago sa klima na babalik sa humigit-kumulang na malayo. Ang isa sa pinakamahalaga ay ang ngipin ng mga conodont — patay, mga nilalang na tulad ng eel — na bumalik sa 520 milyong taon.

Ngunit ang ilan sa mga pinaka-karaniwang mga proxy ng klima sa panahong ito ay mas higit na maliit. Ang Foraminifera (kilala bilang forams) at diatoms ay mga unicellular na nilalang na may posibilidad na mabuhay sa sea seaor, at madalas ay hindi mas malaki kaysa sa panahon sa pagtatapos ng pangungusap na ito. Dahil ang mga ito ay nakakalat sa buong Daigdig at nasa paligid mula noong Jurassic, nag-iwan sila ng isang matatag na tala ng fossil para sa mga siyentista na mag-imbestiga sa mga nakaraang temperatura. Ang paggamit ng mga oxygen isotopes sa kanilang mga shell, maaari nating muling itaguyod ang mga temperatura ng karagatan na babalik sa higit sa 100 milyong taon na ang nakakaraan.

Sa bawat punong bayan, sa bawat kurbadong baybayin, sa bawat butil ng buhangin ay may isang kuwento ng mundo, minsan nagsulat si Carson. Ang mga kuwentong iyon, lumalabas, ay nagtatago din sa tubig na lumikha ng mga beach na iyon, at sa mga nilalang na mas maliit sa isang butil ng buhangin.

45ef835bd1e604c1c6f1c3d3e690f5ca.jpg

Foraminifera.(Ernst Haeckel)

Gaano karami ang katiyakan mayroon tayo para sa malalim na nakaraan?

Para sa mga paleoclimate scientist, mahalaga ang buhay: kung mayroon kang mga tagapagpahiwatig ng buhay sa Earth, maaari mong bigyang-kahulugan ang temperatura batay sa pamamahagi ng mga organismo.

Ngunit nang bumalik kami sa ngayon na wala nang kahit na anong mga ngipin na conodont, nawala na ang aming pangunahing tagapagpahiwatig. Nakaraan na kailangan nating umasa sa pamamahagi ng mga sediment, at mga marker ng nakaraang mga glacier, na maaari nating i-extrapolate upang maipahiwatig nang marahas ang mga pattern ng klima.Kaya't sa lalong madaling pabalik na pagbalik natin, mas kaunting mga proxy ang mayroon tayo, at mas mababa ang granular na nagiging unawa natin.Nakakakuha lamang ito ng foggier at foggier, sabi Brian Huber , isang Smithsonian paleobiologist na tumulong na ayusin ang simposium kasama ang kapwa siyentipiko sa pananaliksik na paleobiologist at tagapangasiwa Scott Wing.

Paano ipinapakita sa amin ng paleoclimate ang kahalagahan ng mga greenhouse gas?

Ang mga greenhouse gas, tulad ng iminungkahi ng kanilang pangalan, ay gumagana sa pamamagitan ng pag-trap ng init. Mahalaga, nagtatapos sila sa pagbubuo ng isang insulated blanket para sa Earth. (Maaari kang makakuha ng higit pa sa pangunahing kimika dito .) Kung titingnan mo ang isang graph ng nakaraang Ice Ages, maaari mong makita na ang mga antas ng CO2 at Ice Ages (o pandaigdigang temperatura) ay umaayon. Mas maraming katumbas ng mas maiinit na temperatura at mas kaunting yelo, at kabaliktaran. At alam namin ang direksyon ng causation dito, tala ni Alley. Pangunahin ito mula sa CO2 hanggang (mas kaunti) yelo. Hindi sa ibang paraan.

Maaari din tayong tumingin sa tukoy na mga snapshot sa oras upang makita kung paano tumugon ang Earth sa nakaraang mga CO2 spike. Halimbawa, sa isang panahon ng matinding pag-iinit sa panahon ng Earth Panahon ng Cenozoic mga 55.9 milyong taon na ang nakalilipas, sapat na carbon ang pinakawalan upang halos doble ang dami ng CO2 sa himpapawid. Ang kinahinatnan na mainit na mga kondisyon ay nagdulot ng kaguluhan, na sanhi napakalaking paglipat at mga pagkalipol; halos lahat ng nabuhay alinman sa lumipat o nawala. Ang mga halaman ay nalanta. Ang mga karagatan ay na-acidified at pinainit hanggang sa temperatura ng mga bathtub.

Sa kasamaang palad, maaaring ito ay isang tagapagbalita para sa pupuntahan namin. Ito ang nakakatakot sa mga nagmomodelo ng klima, sabi ni Huber. Sa rate na pupunta kami, kami ay uri ng paikot-ikot na oras sa likod sa mga panahong ito ng matinding init. Iyon ang dahilan kung bakit ang pag-unawa sa papel ng carbon dioxide sa nakaraang pagbabago ng klima ay tumutulong sa amin na mataya ang pagbabago ng klima sa hinaharap.

Mukhang masama iyon.

Yep

Talagang napahanga ako sa kung magkano ang paleoclimate data na mayroon kami. Ngunit paano gumagana ang isang modelo ng klima?

Mahusay na tanong! Sa agham, hindi ka makakagawa ng isang modelo maliban kung naiintindihan mo ang mga pangunahing prinsipyo na pinagbabatayan ng system. Kaya't ang simpleng katotohanan na nakakagawa kami ng magagandang modelo ay nangangahulugang naiintindihan namin kung paano ito gumagana. Ang isang modelo ay mahalagang isang pinasimple na bersyon ng katotohanan, batay sa kung ano ang alam natin tungkol sa mga batas ng pisika at kimika. Gumagamit ang mga inhinyero ng mga modelo ng matematika upang makabuo ng mga istruktura na umaasa ang milyon-milyong tao, mula sa mga eroplano hanggang sa mga tulay.

Ang aming mga modelo ay batay sa isang balangkas ng data, na ang karamihan ay nagmula sa mga paleoclimate na proxy na nakolekta ng mga siyentipiko mula sa bawat sulok ng mundo. Iyon ang dahilan kung bakit napakahalaga para sa data at mga modelo na makipag-usap sa bawat isa. Sinusubukan ng mga siyentista ang kanilang mga hula sa data mula sa malayong nakaraan, at sinusubukan na ayusin ang anumang mga pagkakaiba na lumitaw. Maaari kaming bumalik sa oras at suriin at patunayan ang mga resulta ng mga modelong ito upang makagawa ng mas mahusay na mga hula para sa kung ano ang mangyayari sa hinaharap, sabi ni Schmidt.

Narito ang isang modelo:

Aerosols 2.gif

Ang ganda. Naririnig kong hindi masyadong tumpak ang mga modelo.

Sa kanilang likas na katangian, ang mga modelo ay palaging mali. Isipin ang mga ito bilang isang approximation, aming pinakamahusay na hulaan.

Ngunit tanungin ang iyong sarili: ang mga hula ba na ito ay nagbibigay sa atin ng maraming impormasyon kaysa sa dati? Nagbibigay ba ang mga ito ng mga kapaki-pakinabang na hula na hindi namin magkaroon? Pinapayagan ba nila kaming magtanong ng bago, mas mahusay na mga katanungan? Habang pinagsasama namin ang lahat ng mga piraso ay nagtapos tayo sa isang bagay na kamukha ng planeta, sabi ni Schmidt. Alam naming hindi ito kumpleto. Alam namin na may mga bagay na hindi namin isinama, alam namin na naglagay kami ng mga bagay na medyo mali. Ngunit ang mga pangunahing pattern na nakikita namin sa mga modelong ito ay makikilala… bilang mga pattern na nakikita namin sa mga satellite sa lahat ng oras.

Kaya dapat nating pagtitiwalaan ang mga ito upang mahulaan ang hinaharap?

Ang mga modelo ay matapat na gumagawa ng mga pattern na nakikita natin sa nakaraan ng Earth, kasalukuyan-at sa ilang mga kaso, hinaharap. Nasa point na kami ngayon kung saan maikukumpara natin ang maagang mga modelo ng klima-ang mga huli noong 1980 at 1990 na pinagtatrabahuhan ng koponan ni Schmidt sa NASA-sa katotohanan. Noong estudyante pa ako, sinabi sa amin ng mga maagang modelo kung paano ito maiinit, sabi ni Alley. Nangyayari yun Ang mga modelo ay matagumpay na nahuhulaan pati na rin ang nagpapaliwanag: gumagana ang mga ito. Nakasalalay sa kinatatayuan mo, maaari kang magsabi ng Oh goody! Tama kami! o Oh hindi! Tama ang sinabi namin.

Upang suriin ang kawastuhan ng mga modelo, bumalik agad ang mga mananaliksik sa paleoclimate data na nakolekta ni Alley at ng iba pa. Nagpapatakbo sila ng mga modelo sa malayong nakaraan, at ihinahambing ang mga ito sa data na mayroon talaga sila.

Kung maaari nating kopyahin ang mga sinaunang klima kung saan alam natin kung ano ang nangyari, sinasabi sa atin na ang mga modelong iyon ay isang napakahusay na tool para malaman natin kung ano ang mangyayari sa hinaharap, sabi ng Linda Ivany , isang paleoclimate scientist sa Syracuse University. Ang mga proxy ng pagsasaliksik ni Ivany ay mga sinaunang tulya, na ang mga shell ay nagtatala hindi lamang taunang mga kundisyon ngunit ang mga indibidwal na taglamig at tag-init na babalik 300 milyong taon-ginagawa silang isang mahalagang paraan upang suriin ang mga modelo. Ang mas mahusay na nakuha ng mga modelo sa pagbawi sa nakaraan, sinabi niya, mas mahusay na sila ay mahuhulaan sa hinaharap.

Ipinapakita sa atin ng Paleoclimate na ang klima ng Daigdig ay nagbago nang malaki. Hindi ba nangangahulugan iyon na, sa isang kamag-anak, ang mga pagbabago ngayon ay hindi isang malaking pakikitungo?

Kapag sinubukan ni Richard Alley na ipaliwanag ang gravity ng gawa ng tao na pagbabago ng klima, madalas niyang naimbitahan ang isang partikular na taunang hindi pangkaraniwang bagay: ang mga sunog na nag-iinit sa mga burol ng Los Angeles bawat taon. Ang mga sunog na ito ay mahuhulaan, paikot, natural. Ngunit mabaliw na sabihin ito, dahil ang mga sunog ay pamantayan, mainam na hayaan ding sunugin ang mga arsonista. Katulad nito, ang katotohanan na ang klima ay nagbago sa milyun-milyong mga taon ay hindi nangangahulugang ang mga gawang bahay na greenhouse gases ay hindi isang seryosong pandaigdigang banta.

'Ang aming sibilisasyon ay nakabatay sa matatag na klima at antas ng dagat,' sabi ni Wing, 'at lahat ng alam natin mula sa nakaraan ay nagsasabi na kapag inilagay mo ang maraming carbon sa himpapawid, radikal na pagbabago ng klima at antas ng dagat.'

Mula noong Rebolusyong Pang-industriya, ang mga aktibidad ng tao ay nakatulong sa pag-init ng mundo ng 2 degree F, isang-kapat ng inaakala ni Schmidt na isang Yunit ng Yelo —Ang pagbabago ng temperatura na pinagdadaanan ng Earth sa pagitan ng isang Ice Age at isang hindi Ice Age. Mga modelo ngayon mahulaan ang isa pang 2 hanggang 6 degree Celsius ng pag-init ng 2100-hindi bababa sa 20 beses na mas mabilis kaysa sa nakaraang mga laban ng pag-init sa nakaraang 2 milyong taon.

Siyempre may mga hindi katiyakan: Maaari tayong magkaroon ng isang debate tungkol sa kung tayo ay medyo masyadong may pag-asa sa mabuti o hindi, sabi ni Alley. Ngunit hindi gaanong debate tungkol sa kung tayo ay masyadong nakakatakot o hindi.Isinasaalang-alang kung gaano tayo tama dati, dapat nating balewalain ang kasaysayan sa ating sariling panganib.



^