サイレントスプリングでは 、レイチェルカーソンは西洋ヤマヨモギを検討します。 「ここでは、自然の風景は、それを作成した力の相互作用を雄弁に物語っています」と彼女は書いています。 「私たちの前に広がっているのは、開かれた本のページのようです。このページでは、なぜ土地がそれであるか、なぜ私たちはその完全性を保つべきかを読むことができます。 彼女は絶滅の危機にlandscapeしている風景の消失を嘆いていますが、古気候のマーカーについても同様に話しているかもしれません。
どこに行くのかを知るには、どこに行ったのかを知る必要があります。 これは、気候科学者にとって特に当てはまります。気候科学者は、地球の変化の全範囲を理解して、私たちの将来の経過を図表にする必要があります。 しかし、タイムマシンがなければ、どのようにしてこの種のデータを取得するのでしょうか？
カーソンのように、彼らは地球のページを読まなければなりません。 幸い、地球は日記をつけています。 海のサンゴ、洞窟の石sta、長寿命の木、小さな殻の海の生き物など、毎年の層を置くものはすべて、過去の状態を忠実に記録します。 さらに進むには、科学者たちは海底と氷の極から堆積物のコアと氷のコアをdrし、灰と塵の爆発と長い閉じ込められたガスの泡で自分の回想録を書きます。
ある意味では、タイムマシンがあります。これらのプロキシはそれぞれわずかに異なるストーリーを伝えます。科学者はこれらを組み合わせて、地球の過去をより完全に理解することができます。
3月、スミソニアン協会の国立自然史博物館は、3日間の地球の温度歴史シンポジウムを開催し、教師、ジャーナリスト、研究者、一般市民が集まって古気候の理解を深めました。 夕方の講義で、NASAのゴダード宇宙研究所の気候モデラー兼ディレクターであるGavin Schmidtと、ペンシルバニア州立大学の世界的に有名な地質学者であるRichard Alleyが、科学者が地球の過去の気候を使用して予測に使用する気候モデルを改善する方法を説明しました私たちの未来。
地球の気候の過去へのガイドがここにあります-私たちが知っていることだけでなく、私たちがそれをどのように知っているか。
地球の過去の気候をどう見ますか？
地球の過去の化身を再構築するには、少し創造性が必要です。 幸いなことに、科学者は気候を形成する主な自然要因を知っています。 それらは、火山灰が太陽をブロックする火山噴火、太陽光を異なる緯度にシフトする地球軌道の変化、海洋と海氷の循環、大陸のレイアウト、オゾンホールの大きさ、宇宙線の爆発、および森林破壊を含みます。 これらのうち、最も重要なのは、太陽の熱を閉じ込める温室効果ガス、特に二酸化炭素とメタンです。
カーソンが指摘したように、地球はその景観の変化を記録します。地質層、化石の木、化石の貝殻、結晶化したネズミのおしっこなど、基本的に保存されている古いものです。 科学者はこれらの日記ページを開いて、その時に何が起こっていたかを尋ねることができます。 年輪は特に勤勉な記録管理者であり、年輪に降雨を記録します。 アイスコアは、ほぼ100万年前にさかのぼる季節の状態に関する非常に詳細な説明を保持できます。
氷のコアは、降雪、火山灰、さらには死んだ文明の残骸の毎年の層を明らかにします。 （NASAのゴダード/ルドヴィック・ブラッカー） アイスコアは他に何を教えてくれますか？
「うわー、たくさんあります」と、グリーンランドの氷床から氷を採取するために5つのフィールドシーズンを過ごしたAlleyは言います。 氷のコアが実際に何であるかを考えてみてください。数千年前に降った雪の層の断面。
雪が地面を覆うと、大気ガスで満たされた小さな空域が含まれます。 極では、研究者のCaitlin Keating-BitontiとLucy ChangがSmithsonian.comに書いているように、古い層が埋められて氷に圧縮され、これらの空間を過去の空気の泡に変えます。 科学者は、氷自体の化学組成（H2Oの酸素の重同位体と軽同位体の比率）を使用して温度を推定します。 グリーンランドと南極大陸では、路地のような科学者が想像を絶するほど長い氷のコアを抽出します。
アイスコアは、特定の年に降った雪の量を示します。 しかし、彼らはまた、遠くの火山爆発からの塵、海塩、灰、そしてローマの配管によって残された汚染を明らかにします。 「空中にある場合は氷の中にあります」とAlleyは言います。 最良の場合、氷のコアを正確な季節と年に日付付けて、年輪のように年間の層を数えることができます。 そして、氷のコアは、数十万年前に遡るこれらの絶妙な詳細を保存し、アレイを古気候プロキシの「ゴールドスタンダード」と呼んでいます。
待ってください、しかし地球の歴史はそれよりずっと長くはありませんか？
はい、そうです。 古気候の科学者は数百万年前に戻る必要があります。そのためには、氷のコアよりも古いものが必要です。 幸いなことに、人生には長い記録があります。 複雑な生命の化石記録は、約6億年前に遡ります。 それは、気候の変化について、ほぼそこまでさかのぼる明確なプロキシがあることを意味します。 最も重要なものの1つは、5億2000万年前に遡るコノドントの歯、つまり絶滅したウナギのような生き物です。
しかし、このタイムスケールで最も一般的な気候プロキシのいくつかは、さらに小さなものです。 有孔虫（「穴」として知られる）と珪藻は、海底に住む傾向がある単細胞生物であり、この文の終わりの期間より大きくないことがよくあります。 それらは地球中に散らばっており、ジュラ紀以来存在しているため、科学者が過去の温度を調査するための強固な化石記録を残しています。 貝殻に酸素同位体を使用すると、1億年以上前に遡る海洋の温度を復元できます。
「すべての突き出た岬、あらゆる曲がりくねったビーチ、あらゆる砂粒に、地球の物語があります」とカーソンはかつて書きました。 これらの物語は、それらのビーチを作った水の中や、砂粒よりも小さな生き物の中にも隠れていることがわかりました。
有孔虫。 （エルンストヘッケル） 深い過去に対してどれだけの確実性がありますか？
古気候の科学者にとって、生命は非常に重要です。地球上の生命の指標がある場合、生物の分布に基づいて温度を解釈できます。
しかし、コノドントの歯すらなくなってしまった場合、メインインジケーターは失われています。 過去には、堆積物の分布と過去の氷河のマーカーに頼らざるを得ませんでした。気候マーカーを大まかに示すために外挿することができます。 そのため、先に行くほどプロキシの数が減り、理解がより細かくなります。 「それはどんどん曇っていきます」と、スミソニアンの古生物学者であるブライアン・フーバーは、仲間の古生物学者の研究科学者でキュレーターのスコット・ウィングと共にシンポジウムの開催を手伝いました。
古気候は温室効果ガスの重要性をどのように示していますか？
温室効果ガスは、その名前が示すように、熱を閉じ込めることによって機能します。 基本的に、彼らは地球のために断熱ブランケットを形成することになります。 （ここで基本的な化学反応について詳しく知ることができます。）過去の氷河期のグラフを見ると、CO2レベルと氷河期（または全球気温）が一致していることがわかります。 より多くのCO2は、より暖かい温度と少ない氷に等しく、逆もまた同様です。 「そして、ここで因果関係の方向を知っています」とAlley氏は指摘します。 「主にCO2から（少ない）氷までです。 その逆ではありません。"
また、特定のスナップショットを時間を振り返って、過去のCO2スパイクに対する地球の反応を確認することもできます。 たとえば、約5590万年前の地球の新生代時代の極端な温暖化の期間に、大気中のCO2の量を約2倍にするのに十分な炭素が放出されました。 結果的に暑い状況が大混乱を引き起こし、大規模な移住と絶滅を引き起こしました。 生きていたほとんどすべてのものが移動したり、絶滅した。 しおれた植物。 海洋は酸性化し、浴槽の温度まで加熱されました。
残念ながら、これは私たちが行く先の前触れかもしれません。 「これは気候モデラーにとって恐ろしいことです」とHuberは言います。 「私たちが行く速度で、私たちはこれらの極度の暖かさの時期に時間を巻き戻しているのです。」だから、過去の気候変動における二酸化炭素の役割を理解することは、将来の気候変動を予測するのに役立ちます。
それはかなり悪いように聞こえます。
うん。
古気候データがどれだけあるかに本当に感銘を受けました。 しかし、気候モデルはどのように機能しますか？
いい質問です！ 科学では、システムの基礎となる基本原則を理解しない限り、モデルを作成できません。 したがって、優れたモデルを作成できるという単なる事実は、このすべてがどのように機能するかを理解することを意味します。 モデルは本質的に、物理学と化学の法則について私たちが知っていることに基づいた、現実の単純化されたバージョンです。 エンジニアは数学モデルを使用して、飛行機から橋まで、何百万人もの人々が依存する構造を構築します。
私たちのモデルは、データのフレームワークに基づいています。その多くは、科学者が世界各地から収集した古気候プロキシからのものです。 そのため、データとモデルが互いに会話することが非常に重要です。 科学者は遠い過去のデータで予測をテストし、生じた矛盾を修正しようとします。 「過去にさかのぼってこれらのモデルの結果を評価および検証し、今後何が起こるかをより正確に予測することができます」とシュミットは言います。
モデルは次のとおりです。
それはかわいい。 しかし、モデルはあまり正確ではないと聞いています。
その性質上、モデルは常に間違っています。 それらは近似値、つまり最良の推測と考えてください。
しかし、自問してください：これらの推測は、以前よりも多くの情報を提供してくれますか？ 他の方法では得られない有用な予測を提供しますか？ 新しい、より良い質問をすることができますか？ 「これらのビットをすべて組み合わせると、惑星に非常によく似たものになります」とシュミットは言います。 「それが不完全であることはわかっています。 含まれていないものがあることを知っています。少し間違っているものを入れたことを知っています。 しかし、これらのモデルで見られる基本的なパターンは、衛星で常に見られるパターンとして認識できます。」
将来を予測するために彼らを信頼すべきですか？
モデルは、地球の過去、現在、そして場合によっては未来に見られるパターンを忠実に再現します。 現在、NASAのシュミットのチームが取り組んでいた初期の気候モデル（1980年代後半と1990年代のもの）を現実と比較できるようになりました。 「私が学生だったとき、初期のモデルはどのように暖かくなるかを教えてくれました」とAlley氏は言います。 「それは起こっている。 モデルは、説明だけでなく予測にも成功しています。動作します。立っている場所によっては、「ああ、いいね！」と言うかもしれません。 私たちは正しかった！」または「オーノー！ 私たちは正しかった。」
モデルの正確性を確認するために、研究者はAlleyなどが収集した古気候データに戻ります。 モデルを遠い過去に実行し、実際に持っているデータと比較します。
「何が起こったのかを知っている古代の過去の気候を再現できれば、これらのモデルは将来何が起こるかを知るための非常に良いツールであることがわかります」とシラキュース大学の古気候科学者リンダ・イヴァニーは言います。 Ivanyの研究プロキシは古代のアサリであり、その貝殻は年間の状態だけでなく、個々の冬と夏が3億年前に遡るので、モデルをチェックするための貴重な方法になります。 「モデルが過去の回復に優れているほど、将来を予測するのに優れている」と彼女は言います。
古気候は、地球の気候が劇的に変化したことを示しています。 それは、相対的な意味で、今日の変化は大したことではないということを意味しませんか？
リチャード・アレイが人工気候変動の重大性を説明しようとするとき、彼はしばしば特定の毎年の現象を呼び起こします：毎年ロサンゼルスの丘で燃える山火事。 これらの火災は予測可能で、周期的で、自然です。 しかし、火災は当たり前のことなので、放火犯に火をつけさせることは問題ありません。 同様に、気候が数百万年にわたって変化したという事実は、人工温室効果ガスが深刻な世界的な脅威ではないことを意味しません。
「私たちの文明は安定した気候と海面に基づいています」とウィングは言います。「そして、私たちが過去から知っていることはすべて、大気中に大量の炭素を入れると気候と海面が根本的に変化することを言います」
産業革命以来、人間の活動は、シュミットが氷河期と非氷河期との間で経験する温度変化であるシュミットが「氷河期単位」と見なすものの4分の1である地球を2度暖めるのに役立っています。 今日のモデルでは、2100年までにさらに2〜6℃の温暖化が予測されています。これは、過去200万年間の過去の温暖化の少なくとも20倍の速さです。
もちろん、不確実性もあります。「私たちは少し楽観的すぎているかどうかについて議論することができます」とAlley氏は言います。 「しかし、私たちが怖すぎているかどうかについてはあまり議論していません」。
