地球与环境 2022-01-22 10:39

一个关键的气候变化预测得一分。

由耶鲁大学和圣安德鲁斯大学领导的一个多机构研究小组证实了气候模型的一项重大发现,该模型与太平洋洋流可能发生的变化有关,包括那些导致El Niño事件的变化,而全球变暖只有几度。

El Niño影响着天气、粮食安全、经济生产力和地球大部分地区的公共安全。但是,关于气候模型能在多大程度上复制和预测热带地区过去和未来的气候条件,目前仍存在争论。

发表在《自然》杂志上的新发现,反映出气候模型在预测复杂环境动态方面的潜力越来越大。研究结果还确定海洋酸度是气候模拟中的一个重要变量。

“在全球气候模型中准确地捕捉赤道太平洋的海洋动力学对于预测未来变暖的几十年的区域气候是至关重要的,”该研究的主要作者麦迪逊·香克尔(Madison Shankle)说,她曾是耶鲁大学(Yale)的研究员,现在在苏格兰的圣安德鲁斯大学(University of St. Andrews)工作。

在过去的十年中,Alexey Fedorov,海洋和大气科学教授在耶鲁大学艺术与科学学院(FAS),世界各地的海洋动力学进行了开创性的研究,包括厄尔尼诺事件——温暖的阶段特性异常温暖的厄尔尼诺南方涛动水在太平洋。Fedorov和他的研究小组进行了气候模型模拟,观察了遥远过去的海洋温度代用指标,当时全球温度比现在高几度,以预测未来更温暖的世界可能会发生什么。

但是多年来,Fedorov在耶鲁大学的一些同事——包括气候科学家Pincelli Hull、Noah Planavsky和已故的Mark Pagani——想知道不同的古代温度数据有多一致,以及气候模型模拟是否准确地捕捉了过去的气候状态。

“我们决定通过测量其他东西,而不是温度,来测试驱动El Niño的风和洋流重大变化的模型预测,”FAS地球和行星科学助理教授、这项新研究的首席研究员赫尔说。“相反,我们测量了海洋的酸度。”

海洋酸度描述了地球上海洋的pH值,主要基于海洋从大气中吸收的二氧化碳量。随着海洋中二氧化碳含量的增加,pH值降低。

由Shankle、Hull、Planavsky和Fedorov领导的研究小组,以及来自乔治梅森大学、加州大学河滨分校、地球物理流体动力学实验室、圣安德鲁斯大学和伦敦玛丽女王大学的研究人员,使用硼同位素来推断古代海洋的酸度。

研究人员集中研究了260万至530万年前上新世的赤道太平洋。上新世是地球过去温暖的一段时期,气候科学家经常用它来类比今天变暖的地球。

研究人员发现了三件事。

首先,他们发现上新世赤道东太平洋的酸性比今天强得多。

第二,新的结果与合著者娜塔莉·伯尔斯(Natalie Burls)对气候模型的预测相吻合,她曾是耶鲁大学的研究员,现在乔治梅森大学工作。这是因为太平洋的水循环系统就像一个传送带,将更深层、更古老、更酸性的水带到地表。

”而不是找到了几十年的今天,在温暖的上新世upwelled水旅行几千英里的北太平洋深度约1000米,最后在赤道东太平洋上升流,使水的几百岁,“Shankle说。

第三,研究人员发现,这种更古老的酸性水的输送需要一个“翻转循环”——海洋传送带——这是伯尔斯和费多洛夫之前预测过的。

赫尔说:“这是对娜塔莉和阿列克谢的模型的一次非凡的证实。”“这意味着我们目前的气候模型运行得很好。这让我们对模型预测真正重要的海洋和气候动态的大型区域性变化的能力更有信心。”

新的信息还表明,随着气候模型试图对比今天发现的更温暖的条件进行预测,海洋酸度可以成为一个关键的测量指标。

FAS地球与行星科学副教授Planavsky说:“这是测试气候系统如何工作的模型和想法的一种强有力的方法,这超出了我们目前的技术能力,无法仅根据过去的温度代理估计来评估。”