یک بحث عجیب درباره زمین/ سیاره آبی در حال سرد شدن بود؟

دانشمندان گمان می‌کنند که پیش از شروع روند گرم شدن زمین به دلیل آزاد شدن دی‌اکسید کربن از سوخت‌های فسیلی، این احتمال وجود دارد که زمین روند سرد شدن را در پیش داشته است.

به گزارش همشهری آنلاین به نقل از ساینس الرت، آیا قبل از شروع شدن تغییرات اقلیمی ساخته دست بشر، زمین واقعا به سمت سرد شدن پیش می‌رفت؟ در طول قرن گذشته، میانگین دمای زمین به سرعت حدود ۱ درجه سانتیگراد افزایش یافته است.

اما هزاران سال قبل از انقلاب صنعتی، قبل از ظهور دماسنج‌ها، و قبل از اینکه انسان‌ها با آزاد کردن دی‌اکسید کربن از سوخت‌های فسیلی آب و هوا را گرم کنند، چطور؟ در آن زمان، دمای زمین رو به افزایش بود یا کاهش؟ اگرچه دانشمندان بیش از هر بازه چندهزار ساله دیگری، درباره ۶۰۰۰ سال اخیر اطلاعات دارند، مطالعات در مورد این روند طولانی مدت دمای جهانی، به نتایج متضادی رسیده است.

برای حل این مناقشه، ما یک ارزیابی جامع در مقیاس جهانی از شواهد موجود، از جمله آرشیو‌های طبیعی، مانند حلقه‌های درختان و رسوبات بستر دریا، و مدل‌های آب و هوایی انجام دادیم. در نتیجه راه‌هایی را برای بهبود پیش‌بینی آب و هوا برای جلوگیری از از دست دادن برخی بازخورد‌های مهم اقلیمی که به‌طور طبیعی رخ می‌دهند، پیشنهاد کرده‌ایم.

گرمایش جهانی در پس‌زمینه

دانشمندانی مانند ما که آب و هوای گذشته یا اقلیم دیرینه را مطالعه می‌کنیم، به دنبال داده‌های دمایی از زمان‌های دور، بسیار قبل از پیدایش دماسنج‌ها و ماهواره‌ها هستند. ما برای این کار دو گزینه پیش رو داریم: می‌توانیم اطلاعاتی درباره آب و هوای گذشته که در آرشیو‌های طبیعی ذخیره شده پیدا کنیم، یا می‌توانیم گذشته را با استفاده از مدل‌های آب‌وهوایی شبیه‌سازی کنیم.

چندین آرشیو طبیعی وجود دارد که تغییرات آب و هوا را در طول زمان ثبت می‌کند. حلقه‌های رشدی را که هر ساله در درختان، استالاگمیت‌ها و مرجان‌ها تشکیل می‌شوند، می‌توان برای بازسازی دما در گذشته استفاده کرد.

داده‌های مشابهی را می‌توان در یخ یخچال‌ها و در پوسته‌های کوچک موجود در رسوباتی که به مرور زمان در کف اقیانوس یا دریاچه‌ها ایجاد می‌شود، یافت. این‌ها به عنوان جایگزینی برای اندازه‌گیری دما توسط دماسنج عمل می‌کنند.

به عنوان مثال، تغییر در عرض حلقه‌های درخت می‌تواند نوسانات دما را ثبت کند. اگر دما در طول فصل رشد خیلی سرد باشد، حلقه درختی که در آن سال تشکیل می‌شود نازک‌تر از سالی با دمای بیشتر است.

یکی دیگر از شاخص‌های دما در رسوبات کف دریا، در بقایای موجودات کوچک ساکن اقیانوس به نام روزن‌داران یافت می‌شود. هنگامی که روزن‌داران زنده هستند، ترکیب شیمیایی پوسته آن‌ها بسته به دمای اقیانوس تغییر می‌کند. هنگامی که می‌میرند، پوسته‌شان غرق و در طول زمان لابه‌لای زباله‌های دیگر مدفون می‌شود و لایه‌هایی از رسوب را در کف اقیانوس تشکیل می‌دهد. دیرین‌اقلیم‌شناسان می‌توانند هسته‌های رسوبی را استخراج و پوسته‌های موجود در آن لایه‌ها را به صورت شیمیایی تجزیه و تحلیل کنند تا ترکیب و سن آن‌ها مشخص شود که گاهی اوقات به هزاره‌ها قبل می‌رسد.

ابزار دیگر ما برای کاوش در زمان‌های گذشته، مدل‌های آب و هوا و نمایش‌های ریاضی سیستم آب و هوای زمین هستند. آن‌ها روابط بین اتمسفر، بیوسفر و هیدروسفر را مدل‌سازی می‌کنند تا بهترین ماکت را واقعیت را ایجاد کنند. مدل‌های آب‌وهوایی برای مطالعه شرایط فعلی، پیش‌بینی تغییرات در آینده و بازسازی گذشته استفاده می‌شود.

برای مثال، دانشمندان می‌توانند غلظت گاز‌های گلخانه‌ای در گذشته را که از اطلاعات ذخیره‌شده در حباب‌های کوچک در یخ‌های قدیمی می‌دانیم، وارد مدلسازی کنند و مدل می‌تواند از این اطلاعات برای شبیه‌سازی دمای گذشته استفاده کند.

داده‌های آرشیوی و مدل‌های آب و هوایی نقاط قوت متفاوتی دارند. داده‌های آرشیوی ملموس و قابل اندازه‌گیری هستند. با این حال، آن‌ها به طور مساوی در سراسر جهان یا در طول زمان توزیع نمی‌شوند. این امر کار بازسازی دمای جهانی به طور مداوم را سخت می‌کند. در مقابل، مدل‌سازی‌های اقلیمی از نظر مکان و زمان پیوسته هستند، اما در حالی که اغلب بسیار دقیق انجام می‌شوند، نمی‌تواند تصویری از تمام جزئیات سیستم آب و هوا ارائه دهند.

معمای دمای گذشته

در مقاله مروری جدیدمان، تئوری آب و هوا، داده‌های آرشیوی و شبیه‌سازی‌ها را با تمرکز بر شاخص‌های دمای جهانی ارزیابی کردیم. به دقت فرآیند‌های طبیعی را که بر اقلیم تاثیر می‌گذارند، از جمله تغییرات طولانی‌مدت در مدار زمین به دور خورشید، غلظت گاز‌های گلخانه‌ای، فوران‌های آتشفشانی، و قدرت انرژی گرمایی خورشید در نظر گرفتیم. ما همچنین بازخورد‌های مهم آب و هوایی، مانند پوشش گیاهی و تغییرات یخ دریا را که می‌تواند بر دمای جهانی تاثیر بگذارد، بررسی کردیم.

برای مثال، شواهد محکمی وجود دارد که نشان می‌دهد یخ‌های دریای قطب شمال و پوشش گیاهی بیشتری در دوره‌ای در حدود ۶۰۰۰ سال پیش نسبت به قرن ۱۹ وجود داشته است. این باعث تاریک‌تر سطح زمین می‌شد و باعث می‌شد گرمای بیشتری جذب کند. دو دسته از شواهد ما پاسخ‌های متفاوتی را در رابطه با روند دمای زمین طی ۶۰۰۰ سال قبل از گرم شدن جهانی مدرن ارائه می‌دهند.

تحقیقات نشان می‌دهد که میانگین دمای زمین در حدود ۶۰۰۰ سال پیش در مقایسه با میانگین قرن نوزدهم حدود ۰.۷ درجه سانتیگراد گرمتر بود و سپس تا انقلاب صنعتی به تدریج سرد شد. ما دریافتیم که بیشتر شواهد به این نتیجه اشاره دارد. در همین حال، مدل‌های اقلیمی عموما روند گرمایش خفیفی را نشان می‌دهند که مربوط به افزایش تدریجی دی‌اکسید کربن است، زیرا جوامع مبتنی بر کشاورزی در طول هزاره‌ها پس از عقب‌نشینی صفحات یخی در نیمکره شمالی توسعه یافتند.

چگونه می‌توان پیش‌بینی‌های آب و هوا را بهبود بخشید

ارزیابی ما برخی از راه‌های بهبود پیش‌بینی آب و هوا را برجسته می‌کند. به عنوان مثال، ما متوجه شدیم که اگر مدل‌ها بازخورد‌های آب و هوایی خاصی را به طور کامل نشان دهند، دقیق‌تر و موثرتر خواهند بود.

یک آزمایش مدل آب‌وهوایی که شامل افزایش پوشش گیاهی در برخی مناطق در ۶۰۰۰ سال پیش بود، توانست اوج دمای جهانی را که در سوابق آرشیوی زمین مشاهده می‌کنیم شبیه‌سازی کند؛ بر خلاف بسیاری از شبیه‌سازی‌های مدل دیگر، که شامل این پوشش گیاهی گسترده نمی‌شود.

درک بهتر این بازخورد‌ها مهم است، چرا که به دانشمندان در پیش‌بینی تغییرات آینده دمای زمین کمک می‌کند.

این مقاله از «The Conversatio» با مجوز «Creative Commons» بازنشر شده است.