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对过去300万年气候变化的首次成功模拟模型

提交如下: -Stefan@2019年4月3日

Guest post by Matteo Willeit,波茨坦气候影响研究所

一项新研究发表于科学进展结果表明,利用一个有效的地球系统模型,可以重现近300万年来自然气候变化的主要特征。

第四纪是最新的地质时期,covering the past ~2.6 millionyears.It is defined by the presence of glacial-interglacial cycles associatedwith the cyclic growth and decay of continental ice sheets in the NorthernHemisphere.第四纪期间的气候变化在深海沉积物核心测得的氧同位素中最为明显。which represent variations in global icevolume and ocean temperature.这些数据清楚地表明,在过去的300万年中,大冰盖和较冷的温度有一个普遍的趋势,伴随着冰川间冰期变化幅度的增加,以及从周期性为40000年的大部分对称周期向大约100000年的强烈不对称周期的转变。一百万年前。冰川循环动力学中这些转变的最终原因仍然存在争议。

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New Ocean 必威官网Heat Content Histories

提交如下: -集团@2019年1月23日

Guest commentary from劳尔·赞纳(美国)Oxford) andG.Jake Gebbie(WHOI)

Two recent papers,赞纳等。(2019)(以下简称ZKGIH19)和Gebbie&Huybers(2019年)(hereafter GH19),独立重建的海洋热含量(ohc)在仪器记录(从1950年开始)之前发生必威官网了变化。这两篇论文的目标(和方法)有很大不同——ZKGIH19调查了海洋变暖和热海平面上升的区域模式,虽然GH19分析了深海的长期记忆,但它们都有着相同的联系。关键问题气候强迫和反应。

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工具书类

  1. L.ZannaS.Khatiwala,J.M.格雷戈瑞JIsonP.亨巴赫“历史海洋蓄热和运输的全球重建”,必威官网Proceedings of the National Academy of Sciences,vol.116,pp.1126-1131,2019.http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1808838115
  2. G.Gebbie,P.Huybers“小冰期和20世纪太平洋深冷”,科学类,vol.363,pp.770—742019.http://dx.doi.org/10.1126/science.aar8413

Pre-industrial anthropogenic CO2 emissions: How large?

提交如下: -Mike@2018年10月11日

Guest article byWilliam Ruddiman

鲁迪曼(2003)出版15年后,the early anthropogenic hypothesis is still debated,with relevant evidence from many disciplines continuing to emerge.本文总结的最新研究结果支持了早期农业(1850年以前)的温室气体排放量足以大幅度改变大气成分和全球气候的说法。

海洋同位素阶段(MIS)19是与当前MIS 1间冰期最接近的轨道模拟(Tzedakis等人,2012)进动(εsinω)变化很小,sin和倾角几乎同步(图1A,b).MIS 11曾被称为最接近的MIS 1模拟(例如,Broecker and Stocker,2006)但这一说法现在被否决了,因为MIS 11中的倾角和进动峰值相差甚远。


图1 MIS19期间(a)倾角和(b)进动(εsinω)趋势的比较,(green),mis11(黑色)和mis1(红色)。基于Tzedakis等人(2012)。(c)MIS19(黑色)和MIS1(红色)期间的二氧化碳趋势。MIS 19的二氧化碳数据来自DOME C(Bereiter等人2015)。MIS 1的二氧化碳数据来自Law Dome(Macfarling Meure等人2006) and Dome C (Monnin et al.2001,2004) for MIS1.

当MIS 11作为模拟信号消除时,the focus is on MIS 19.The CO2 signals early in MIS 1 and MIS 19 (Fig.1c)达到几乎相同的峰值270和269 ppm,此后,MIS 1值下降了4000年,但随后上升了20 ppm,达到工业前280-285 ppm。相反,the MIS 19 CO2 trend continued downward for more than 10,000 years to 245-250 ppm by the time equivalent to the present day.This value is consistent with the 240-245 ppm level proposed in the early anthropogenic hypothesis for a natural Holocene world (with no human overprint).两个间冰期之间的35 ppm差异接近于Ruddiman(2003)推断的40 ppm全新世异常。

A GCM simulation of the MIS 19 time equivalent to today by Vavrus et al.(2018年)表明,低二氧化碳值将导致加拿大群岛和巴芬岛(面积约为格陵兰大小)全年积雪(预示着初期冰川作用)。以及其他北极地区(另见Ganopolski等人,2014).

Ruddiman(2003)估计工业前碳排放量为300-320 GT,基于信封背面,编制了当时可用的不完整森林清除历史记录(表1)。[一吨是十亿吨]。有一段时间,这一估计被认为过高了5到10倍(Joos等人,2004;Pongratz等人,2008;Stocker et al.,2011。然而,卡普兰等人。(2011) found that those estimates had been biased downward because they assumed much smaller early per-capita clearance than the large amounts shown by actual historical data.Those estimates also ignored areas that had been cleared and were not in active agricultural use,但还没有重新造林。对这些因素进行调整,卡普兰及其同事估计工业前排放量为343gtc。

厄尔布等。(2017年)如果没有人类活动(910 GTC),目前地球潜在自然植被中储存的碳量的平均估计数为7(与今天实际储存的460 GTC碳量相比)。他们将450 GTC的差异归因于人类对植被的累积清除(主要是森林砍伐)。随着工业时代出现了约140个GTC的通关,这使得估计310 GTC作为总清除和排放到大气在前工业时代。在类似的分析中,Lorenz和Lal(2018年)估计工业前碳排放量“高达”357 gtc。

Studies in other disciplines have begun adding direct ground-truth evidence betway体育手机版about early clearance.数百个欧洲湖心的花粉分析(Fyfe等人,2014;罗伯茨等,2018)表明,森林植被在6000年前开始减少,在工业时代开始之前达到近现代水平(图2).In China,compilations of over 50,000 archaeological sites by Li et al.(2009) and Hosner et al.(2016)显示,从7000年前开始,在以前的森林地区,农业定居点的数量大幅增加。这些广泛的汇编支持上述对早期人类大清除和碳排放量的估计。


图2。欧洲早期森林砍伐的证据。(a)欧洲花粉数据库中的核心位置。B中花粉汇总所用的岩心显示为红色(Fyfe等人,2015)。(b)森林变化,打开,and semi-open (mixed forest and open) vegetation plotted as ‘pseudobiome' sums.

随着这一广泛的多学科证据的出现,some scientists continue to reject the early anthropogenic hypothesis.Most of the opposition is based on a geochemical index (δ13CO2) measured in CO2 contained in air bubbles trapped in ice cores.The δ13CO2 index shows the relative balance through time between the amount of 12C-rich terrestrial carbon from the land and 13C-neutral carbon from the ocean.在过去的7000年中,大气二氧化碳的13摄氏度小幅度减少被解释为这段时间内,富含12摄氏度的陆地碳的最小输入量(Broecker和Stocker,2006;Elsig et al.,2009).在7月20日,2018 Scienceonline.org帖子,Jeff Severinghaus估计早期人类对观测到的二氧化碳上升的贡献为“最多1至2 ppm”,或者只是表1中最近评估的5-10%。

其他科学家(Stocker等人,2018;Ruddiman等人,2016) have pointed out that the δ13CO2 index cannot be used to isolate the amount of deforestation carbon unless all significant carbon sources and sinks are well constrained.Yu(2011)的编纂表明,在过去的7000年中,约300gt的陆地(富含12C)碳被埋藏在北方泥炭中,这表明在以前的研究中,这一限制条件并未得到满足。Burial of ~300 GtC in boreal peats requires a counter-balancing emission of more than 300 GtC of terrestrial carbon during the last 7000 years,and the discussion above summarizes evidence that pre-industrial deforestation can fill that deficit.Even now,however,在过去的7000年中,非泥炭永冻土区和河漫滩和三角洲的碳交换(无论是源还是汇)仍然鲜为人知。

Scientists trying to make up their minds betway体育手机版about this still-ongoing debate can now weigh wide-ranging multi-disciplinary evidence for large early forest clearance against reliance on the as-yet poorly constrained δ13CO2 index.

工具书类

BereiterB.,S.EgglestonJSchmittC.Nehrbass AhlesT.f.Stocker,et al.(2015),在目前之前,将Epica穹顶C二氧化碳记录从800 Kyr修改为600 Kyr,Geophys。Res.莱特,42,542–549.

Broecker,WS.和T。L.斯托克(2006)全新世二氧化碳上升:人为的还是自然的?EOS Trans.埃默。Geophysical Union 87,27。

厄尔布K.H.T.KastnerC.PlutzarC.,A.L.巴斯n.名词卡瓦尔,et al.(2018)Unexpectedly large impact of forest management on global vegetation biomass.自然553,73-76.

Elsig J.JSchmittD.Leuenberger,R.SchneiderMEyer等。(2009)南极冰芯全新世碳循环的稳定同位素约束。自然461,507-510.

FyfeR.M.JWoodbridgeN.罗伯茨(2015)From forest to farmland: pollen-inferred land cover changes across Europe using the pseudobiomization approach.全球变化生物学20,1197-1212。

GanopolskiA.R.温克尔曼和H。JSchellenhuber(2014)诊断过去和未来冰期开始的临界日晒-CO2关系。自然529,200-203.

HosnerDMWagner,P.E.塔拉索夫X。陈C.Leipe (2016),Spatiotemporal distribution patterns of archaeological sites in China during the Neolithic and Bronze Age: An overview.The Holocene 26,1576—1583.

约斯FGerber S,徒弟,et al.(2004)上一次冰期以来全新世大气二氧化碳和陆地碳的瞬态模拟。全球生物地球化学循环18。doi:10.1029/2003gb002156。

Kaplan J.哦,KMKrumhardtE.C.Ellis,Wf.Ruddiman,C.Lemmenet al.Goldewijk(2011年)Holocene carbon emissions as a result of anthropogenic land cover change.全新世21,75-792。

Li,X.,J道森J周X.周(2008)亚洲人口增长和水稻农业发展,以及5000 bp以来的人为甲烷排放量。Quat。INT202,41-50。

劳伦兹KR.LAL(2018),农业土地利用和全球碳循环。在:农业系统的碳封存,P.1-37。

麦克法林·梅尔,C.,D.EtheridgeC.TrudingerP.斯梯尔R.Langenfeldset al.(2006),法律穹顶CO2CH4和N2O冰芯记录延长至2000年BP。Geophys。Res.莱特,33,L14810,内政部:10.1029/2006GL026152。

Monnin E.,A.安德鲁,A.达伦巴赫,J弗卢克,B.斯托弗et al.(2001)Atmospheric CO¬¬2 concentrations over the Last Glacial Termination.科学,291,112~114。

PongratzJ.C.ReickT.Raddatzand M.A.Claussen (2008),上千年全球农业区和土地覆盖的重建。Global Geochemical Cycles 22,GB3018MDOI:10.1029/2008Glo36394。

Roberts N,R.MFyfeJWoodbridgeet al.(2018)Europe's forests: A pollen-based synthesis for the last 11,000 years.Nature Scientific Reports.DOI: 10.1038/s41598-017-18646-7
Ruddiman,Wf.(2003),人类温室时代始于数千年前。Climatic Change 61,261-93.

Ruddiman,WF.D.Q.FullerJE KutzbachP.C.TzedakisJO卡普兰等人。(2016)Late Holocene climate: Natural or anthropogenic?牧师。of Geophys.54,93-118.

Stocker,B.DKStrassmann,and F.约斯(2011)Sensitivity of Holocene atmospheric CO2 and the modern carbon budget to early human land use: analyses with a process-base model.生物地球科学8,69.

Stocker,B.D.Z.Yu,and F.约斯(2018)限制全新世不同土地利用历史的二氧化碳排放:碳预算加起来了吗?PAGES 26,6-7.

TzedakisP.C.,JE.T.Channell,D.A.Hodell,H.f.KleivenL.KSkinner(2012)确定当前间冰期的长度。自然地球科学5,138-141.

Vavrus,S.J.f.He,JE.KutzbachWf.Ruddiman,P.C.Tzedakis (2018),Glacial inception in marine isotope stage 19: An orbital analog for a
天然全新世。自然科学报告81,doi:10.1038/s41598-018-28419-5.

If you doubt that the AMOC has weakened,读这个

提交如下: — stefan @ 28 May 2018

几周前,we've argued in a纸在自然自19世纪末以来,大西洋翻转环流(有时被称为湾流系统)已明显减弱。th世纪,with most of the decline happening since the mid-20th世纪。自那以后,我们的研究受到了世界各地同事的好评(谢谢)。But there were also some questions and criticisms in the media,因此,我想在这里介绍一个讨论这些问题的论坛,希望其他人(尤其是持不同观点的人)能够参与下面的评论部分。 更多的

气候科学的透明度

提交如下: -加文,2018年5月12日

Good thing?当然。*

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The Silurian Hypothesis

提交如下: -加文,2018年4月17日

为美国国家航空航天局工作的一个好处是,该机构所涵盖的科学范围非常广泛——从目前的卫星记录来看,对于外行星气候,从早期的火星和地球深处到遥远的未来——以及思考“伟大”的机会。本周,我与亚当·弗兰克(AdamFrank)合作发表了一篇论文,希望能引发一些“大”的思考。

这个志留纪假说预印本) is the idea if industrial civilization had arisen on Earth prior to the existence of hominids,会留下哪些现在可以检测到的痕迹?作为起点,we explore what the traces of the Anthropocene will be in millions of years – carbon isotope changes,全球变暖,沉积增加,重金属浓度峰值,塑料和其他——然后看看地质记录中以前类似事件的例子。我们在地球上的存在有什么独特之betway体育手机版处?任何工业文明都有哪些共同之处?我们能排除类似的原因吗?

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工具书类

  1. G.A.施密特A.弗兰克"The Silurian hypothesis: would it be possible to detect an industrial civilization in the geological record?",国际天体生物学杂志,pp.1-9,2018。http://dx.doi.org/10.1017/s1473550418000095

大西洋翻转环流减弱的有力证据

提交如下: — stefan @ 11 April 2018

通过两项新的研究自然,the weakening of the Gulf Stream System is back in the scientific headlines.但在那之前,有意思的新论文已经发表了——是时候更新一下这个话题了。

让我们从明天的问题开始自然,除了两个新的研究(其中之一我参与)还包括新闻与观点评论。Everything revolves around the question of whether the Gulf Stream System has already weakened.气候模型预测,这将是全球变暖的一个后果,以及其他问题,如海平面上升和热浪增加,必威官网干旱和极端降水。但是,这样的减速今天已经开始了吗?这个问题问起来容易,回答起来难。The Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC,亦称为湾流系统) is a huge,整个大西洋的三维流动系统,在不同的时间尺度上波动。It is therefore by no means enough to put a current meter in the water at one or two points.更多的

Alsup询问答案

你们中有些人可能读过betway体育手机版诉讼由多个直辖市(包括旧金山和奥克兰)对主要石油公司造成的损害(主要与海平面上升有关)由人为气候变化引起。关于地位的法律细节,jurisdiction,等。are all very interesting (follow@哥伦布气候对于这些细节,但有些独特,法官(威廉·阿尔苏普)要求提供一个关于气候科学的教程(原告和被告提供2小时的证据)。此外,他发表了一篇文章。八个问题列表他希望小组回答这个问题。

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The climate has always changed.What do you conclude?

提交如下: -Stefan@2017年7月20日

可能每个人都听过这个论点,反对气候科学家对全球变暖的研究结果:“气候一直在变化!”这是真的:甚至在人类开始燃烧化石燃料之前,气候就已经改变了。So what can we conclude from that?

快速测验

你认为…

(1)人类不能改变气候?

(2)我们不知道人类是否应该为全球变暖负责?

(3)全球变暖不会有任何严重后果?

(4)我们不能阻止全球变暖?更多的

气候敏感性估计和校正

提交如下: -加文,2017年7月12日

你需要小心根据观测推断气候敏感性。

Two climate sensitivity stories this week – both related to how careful you need to be before you can infer constraints from observational data.(你可以复习一下背景和定义在这里).Both cases – a "Brief Comment Arising" in自然(我领导的)和一份新报纸原生动物和水牛(2017年)–检查先前公布的气候敏感性评估的基本假设,发现它们缺乏。

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工具书类

  1. C.Proistosescuand P.J.Huybers"Slow climate mode reconciles historical and model-based estimates of climate sensitivity",科学进展,vol.三,pp.E1608921,2017。http://dx.doi.org/10.1126/sciav1602821