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研究圖表顯示：在過去4.85億年里，地球的全球溫度在二氧化碳的驅動下發生了巨大變化

地球


研究圖表顯示：在過去4.85億年里，地球的全球溫度在二氧化碳的驅動下發生了巨大變化


這片棕櫚葉化石（Sabalites sp.）發現于阿拉斯加州彼得斯堡市，現陳列于史密森尼國家自然歷史博物館的“大衛·H·科赫化石館——深時間” 。阿拉斯加大學博物館地球科學收藏35034 。
據史密森尼學會：史密森尼學會和亞利桑那大學共同領導的一項新研究提供了迄今為止最詳細的了解地球表面溫度在過去4.85億年中是如何變化的 。
在9月19日發表在《科學》雜志上的一篇論文中，包括史密森尼國家自然歷史博物館的古生物學家Scott Wing和Brian Huber在內的一組研究人員繪制了一條橫跨深部時間的全球平均地表溫度（GMST）曲線——地球的古代歷史綿延數百萬年 。
新的曲線顯示，在顯生宙的大部分時間里，地球溫度的變化比以前想象的要大 ， 在過去的5.4億年的地質時間里，生命已經多樣化，在陸地上繁衍生息 ， 并經歷了多次大規模滅絕 。該曲線還證實，地球溫度與大氣中的二氧化碳含量密切相關 。
該團隊利用一種稱為數據同化的方法創建了溫度曲線 。這使得研究人員能夠將地質記錄和氣候模型的數據結合起來，對古代氣候有更深入的理解 。
“這種方法最初是為天氣預報而開發的 ， ”這篇新論文的主要作者、美國國家自然歷史博物館和亞利桑那大學的前博士后研究員艾米麗·賈德說 ?！拔覀儾皇怯盟鼇眍A測未來的天氣，而是用它來預報古代氣候 ?！?br>提煉地球溫度在很長一段時間內的波動方式，為理解現代氣候變化提供了至關重要的背景 。
“如果你研究過去的幾百萬年，你不會發現任何東西看起來像我們在2100年或2500年所期望的那樣，”博物館古植物學館長Wing說，他的研究重點是古新世-始新世極熱期，這是5500萬年前全球迅速變暖的時期 。
“你需要追溯到地球非常溫暖的時期，因為這是我們更好地了解未來氣候可能如何變化的唯一途徑 ?！?br>新的曲線顯示，顯生宙的溫度變化比以前想象的要大 。在過去的一段時間里，GMST的溫度范圍在52至97華氏度（11至36攝氏度）之間 。極端高溫時期通常與大氣中溫室氣體二氧化碳水平升高有關 。
亞利桑那大學古氣候學家、這篇新論文的合著者杰西卡·蒂爾尼說：“這項研究清楚地表明，二氧化碳是整個地質時期全球氣溫的主要控制因素 ?！??！爱敹趸己康蜁r，溫度低；當二氧化碳含量高時 ， 溫度高 ?！?br>研究結果還表明，地球目前的GMST為59華氏度（15攝氏度），比顯生宙大部分地區的地球溫度要低 。但是，人為氣候變化造成的溫室氣體排放目前使地球變暖的速度甚至比顯生宙最快的變暖事件要快得多 。
氣候變暖的速度使世界各地的物種和生態系統面臨風險，并導致海平面迅速上升 。顯生宙期間的一些其他快速氣候變化事件引發了大規模滅絕 。
蒂爾尼說：“人類以及與我們共享地球的物種都適應了寒冷的氣候 ?！??！把杆賹⑽覀兯腥藥敫鼫嘏臍夂蚴且患ｋU的事情 ?！?br>這篇新論文是2018年開始的一項正在進行的研究工作的一部分 ， 當時Wing、Huber和其他史密森尼學會的研究人員正在幫助開發博物館的“大衛·H·科赫化石館——深時間” 。新館旨在通過突出地球氣候在過去5億年中的變化，將博物館的化石置于背景中 。例如，一些標本——包括在阿拉斯加發現的棕櫚葉化石——證明了地球過去的一個時期，全球氣溫比今天高得多 。
該團隊希望為博物館參觀者提供一條曲線，繪制出地球在顯生宙的GMST曲線 ， 該曲線始于5.4億年前，一直延續到今天 。但Wing和Huber驚訝地發現，這一時期的可靠溫度曲線尚不存在 。這主要是由于化石記錄的零碎性 。
化石標本提供了一些關于古代溫度的線索——例如，化石貝殼的化學成分提供了對遙遠過去海洋溫度的見解——但這些只是單一時間一個地區的孤立快照 。這使得很難在全球范圍內破譯古代溫度的樣子 。
賈德說：“這就像試圖想象一個1000塊拼圖的畫面，而你只有幾塊拼圖 。” 。
為了繪制深部時間的溫度曲線，Wing、Huber和他們的同事啟動了PhanTASTIC（顯生宙技術平均表面溫度綜合曲線）項目 。
2018年，該博物館為來自全國各地的古氣候學家舉辦了一次研討會 。2020年，賈德以PhanTASTIC博士后研究員的身份來到博物館，領導該項目 。
為了創建精確的曲線，PhanTASTIC團隊使用了數據同化 。氣象學家使用數據同化將溫度、濕度和風速等各種因素的觀測與天氣模型相結合，以創建更準確的預報 。
同樣，該團隊通過將來自地球不同地區的古代海洋溫度數據與過去氣候的計算機模擬相結合，重建了顯生宙不同地點的世界氣候快照 。
該團隊從五個不同的地球化學檔案（或“代理”）中匯編了超過15萬個已發表的數據點，這些數據點保存在化石貝殼和其他類型的古代有機物中 。
他們在布里斯托爾大學的同事根據大陸位置和大氣成分，對遙遠過去不同時期的地球氣候進行了850多次模型模擬 。然后，研究人員使用數據同化將這兩條證據結合起來 ， 并創建了一條更準確的曲線，說明地球溫度在過去4.85億年中是如何變化的 。
雖然這篇新論文是迄今為止對溫度變化最有力的研究 ， 但據博物館有孔蟲（變形蟲樣單細胞生物）館長Huber稱，這還遠未完成 。Huber研究微觀化石殼 ， 以了解顯生宙最溫暖的白堊紀時期的環境條件 。
Huber說：“我們都同意這不是最終的曲線 ?！??！把芯咳藛T將繼續發現有關深刻過去的更多線索，這將有助于在未來修改這條曲線 ?！?br>除了Judd、Tierney、Huber和Wing、布里斯托爾大學的Daniel Lunt和Paul Valdes以及加州大學的Isabel Montañez之外，Davis也是這項研究的合著者 。