Учёные из Калифорнийского университета предсказали длительное похолодание после глобального потепления

Новое моделирование показало, что глобальное потепление при определённых условиях может вызвать длительное похолодание, сравнимое с климатом ледникового периода, сообщили исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде. Масштабные выбросы углерода и повышение температуры могут приводить к активации естественных процессов охлаждения, которые выходят за пределы обычного регулирования, вызывая резкое снижение глобальной температуры ниже исходного уровня.

В компьютерных экспериментах учёные зафиксировали «переохлаждение», которое в некоторых сценариях достигало более 6°C — больше разницы между современным климатом и пиками последнего ледникового периода. Статья в журнале Science указывает, что исследователи «выявили, что термостат выветривания силиката может быть вытеснен более чувствительным термостатом захоронения органического углерода, который затем доминирует в долгосрочном регулировании климата». Это открытие расширяет понимание механизмов поддержания пригодной для жизни температуры на Земле на протяжении сотен тысяч лет.

Ранее считалось, что стабильность климата определяется главным образом силикатным выветриванием: разрушение горных пород поглощает углекислый газ из атмосферы. Повышение температуры ускоряет этот процесс, снижая концентрацию CO2 и охлаждая планету в предсказуемом цикле. Новое исследование показывает более сложную и нестабильную картину.

Используя модель Земли cGENIE, учёные смоделировали крупные выбросы углерода, аналогичные масштабным вулканическим событиям в истории планеты. В отличие от традиционных моделей, предсказывавших плавное похолодание, в моделировании возникли резкие перепады температур.

Причина нестабильности кроется в морских микроскопических организмах и производимой ими органике. Потепление ускоряет выветривание горных пород на суше, высвобождая питательные вещества, например фосфор, в океаны. Это вызывает бурный рост морской жизни, которая затем гибнет и оседает на дно. В кислых водах зарытое органическое вещество эффективно удаляет углерод из атмосферы, поглощая больше CO2, чем было выделено при первоначальном потеплении.

В 25 сценариях с разным содержанием кислорода и химическим составом океанов исследователи обнаружили максимальное переохлаждение при промежуточных уровнях кислорода. Статья отмечает, что избыточное охлаждение сохраняется даже после падения концентрации CO2 ниже исходного уровня, а приземная температура становится ниже начальной. В течение сотен тысяч лет после потепления температура поверхности Земли может опускаться значительно ниже исходных значений и оставаться на этом уровне более 100 000 лет.

Открытие помогает объяснить, почему ледниковые периоды в истории планеты группировались в определённые эпохи. Крупные оледенения, включая события «Земли-снежка» сотни миллионов лет назад, долго оставались загадкой для климатологов. Новый механизм нестабильности наиболее эффективен при конкретных уровнях кислорода в атмосфере и океане, соответствующих крупным оксигенационным переходам.

Как Великая оксигенация 2,5 миллиарда лет назад, так и рост кислорода в позднем докембрии совпадали с сильными оледенениями. Исследование показало, что «быстрые обратные связи с участием органического вещества не только восстанавливают земную систему после возмущений, но и создают неожиданную климатическую нестабильность». Переохлаждение проявляется сильнее всего при промежуточной концентрации кислорода, обеспечивая связь между крупными изменениями насыщения кислородом и экстремальными похолоданиями, сопровождавшими эффект «снежного кома».

Моделирование охватывало выбросы углерода объёмом 10 000 миллиардов тонн за 10 000 лет, сопоставимые с геологическими событиями, такими как палеоцен-эоценовый термический максимум 56 миллионов лет назад. Несмотря на масштаб, значительно превышающий современные антропогенные выбросы, эксперименты показывают реакцию климата на крупные изменения. Даже в современных условиях модель предсказала умеренное похолодание менее 1°C, начавшееся примерно через 100 000 лет после окончания выбросов.

Результаты указывают, что захоронение органического углерода может ускорять, а не отсрочивать наступление следующего ледникового периода, объясняя загадочные эпизоды похолодания, например во время интенсивной вулканической активности в меловом периоде. Ранее возникало недоумение, почему потепление провоцировало резкие фазовые похолодания. Теперь ясно, что одновременно действуют несколько механизмов обратной связи, и быстрые биологические процессы могут подавлять более медленные геологические, ранее считавшиеся ключевыми.

Морские экосистемы оказывают более активное влияние на климат, чем считалось: микроскопические организмы, управляющие циклом органического углерода, способны кардинально изменять траекторию глобальных температур. Открытие этого механизма нестабильности открывает новые перспективы для понимания древних климатических катастроф и систем, обеспечивавших обитаемость Земли на протяжении её истории.

Соавтор исследования Энди Риджвелл, геолог из Калифорнийского университета в Риверсайде, отметил: «Сейчас важно сосредоточиться на ограничении продолжающегося потепления. То, что Земля в конечном итоге остынет, не произойдёт достаточно быстро, чтобы повлиять на нынешнюю жизнь».

Читайте также: