Парадокс крутых тропиков - Cool tropics paradox

Парадокс прохладных тропиков. Геологические данные, по-видимому, ограничивают температуры красной / синей полосой, тогда как модели дают коричневую линию, учитывающую только континентальную конфигурацию, и синюю линию, когда они включают повышенную атмосферную CO
2. Вертикальная ось: температура; по горизонтали: широта.

В крутой парадокс тропиков очевидная разница между смоделированными оценками тропический температуры в теплые, незамерзающие периоды Меловой и эоцен, и более низкие температуры, которые предположили, присутствовали. Давний парадокс был разрешен, когда новые косвенные значения температуры показали значительно более теплые тропики в прошлом тепличном климате. Проблема низкого градиента, т.е. очень теплые полярные регионы по сравнению с сегодняшним днем, все еще остается проблемой для современных климатических моделей.

Происхождение парадокса

Прокси на основе реконструкции палеотемпература по-видимому, предсказывает низкий температурный градиент между тропиками и полюса. Данные с поверхности foramanifera предположил, что в течение позднего мелового периода, необычно теплого периода, температура поверхности моря были круче, чем сегодня.[1] Позднее этот термин был применен к аналогичным ситуациям, например, в эоцене.

Климатические модели, которые работали во время третичного периода, не смогли создать этот низкий температурный градиент; чтобы соответствовать наблюдаемым данным, они предсказали, что в тропиках должно быть 40 ° C или более - намного жарче, чем говорят прокси, и намного жарче, чем наблюдаемые сегодня температуры поверхности тропиков, которые в среднем составляют около 25 ° C (77 ° F). Чтобы попытаться сопоставить данные, потребовались причудливые модели с участием необоснованных водоворотов.

Модели

Были разработаны модели для прогнозирования и объяснения отсутствия льда в теплые периоды мела и эоцена. Модели разрабатываются в соответствии с основным принципом, согласно которому они должны быть как можно более простыми. Следовательно, первые модели пытались объяснить отсутствие льда, используя исключительно другую континентальную конфигурацию.[2] Они не могли создать свободное ото льда состояние без использования повышенной концентрации в атмосфере CO
2; это предположение было проверено доказательствами и признано действительным.[2] Это представило новую трудность: подробнее CO
2 приведет к повышению температуры тропического моря, и данные свидетельствуют о том, что они были такими же или даже более низкими, чем сегодняшние.[2]

Данные в поддержку прохладных тропических океанов

Данные о фораминиферах, свидетельствующие о более низких температурах в тропиках, чем сегодняшние, не согласуются с данными о земных животных, которые говорят о более высоких температурах.[3] - хотя большинство наземных данных основаны на экстраполяции данных, полученных за пределами тропиков.[4]

Источники ошибки

Аналитическая ошибка составляет около 2–3 ° C для отдельных образцов, но при анализе образца она падает до 0,5–1,0 ° C - этого недостаточно, чтобы объяснить расхождение.[2] Другие факторы означают, что любой чистый образец может считаться связанным с погрешностью до 3 ° C.[2] Изменения солености, кинетики и диагенеза также могут затруднить анализ: по оценкам, последние два фактора снижают расчетную температуру на 1-2 ° C, и их трудно определить количественно.[2]

Согласование данных с моделью

Считая данные правдивыми, как их согласовать с прогнозами модели? Единственный способ «подправить» модель - это возиться с параметризацией облаков, одним из самых непредсказуемых аспектов любой модели. Модель была скорректирована, чтобы предположить, что чем выше CO
2 Уровни образовали более тропический облачный покров, защищающий эти регионы от солнечного тепла.[2] Однако доказательств такого поведения не было, и проблемы все равно остались. Полюса все еще были грелка чем предсказывали модели.[2] Были предложены дополнительные обратные связи, включая усиленный перенос тепла океанами к полюсу и реакцию растительности в высоких широтах, но они не полностью объясняли поведение в южном полушарии и зимой, соответственно.[2]

Разгадывая парадокс

Намеки тепла - земные прокси

Данные наземных прокси предполагают, что экватор, возможно, достиг 30 ° C.[4] - однако эта цифра основана на экстраполяции данных, обнаруженных за пределами тропиков.[4] Это означало бы, что прокси фораманифер были неправильными - тесты, возможно, были наложены на диагенез. Исследователи обратились к мелководной морской моллюски поскольку легко определить, были ли их раковины изменены диагенезом.

Обнаружение диагенеза у моллюсков

Многие раковины моллюсков состоят из арагонита, минерала, который быстро заменяется кальцитом в результате диагенетических изменений.[3] Кроме того, прибрежные моллюски сохраняют сезонную изменчивость своих раковин - особенность, которая была бы потеряна при наличии диагенетического сигнала.[3] Это устраняет двусмысленность в отношении того, была ли оболочка затронута процессами после осаждения.

Данные по моллюскам

Данные по моллюскам предполагают похолодание между эоценом и олигоценом.[3] Взятые из залива Миссисипи, они зафиксировали температуру около 26 ° C в эоцене и 22 ° C в олигоцене; Это похолодание было заметно сезонным: реконструированная температура воды летом была на 5 ° ниже, а зимой - всего на 3 °.[3] Этот тренд подходит лучше всего, если CO
2 была доминирующей силой охлаждения.[3]

Зимние температуры моллюсков хорошо совпадают с температурами фораманифер, что позволяет предположить, что фораманиферы преимущественно росли в зимние месяцы.[3] Общие температуры хорошо соответствовали наземным и смоделированным оценкам температуры поверхности моря примерно на 4–5 ° выше сегодняшней.[3]

Переоценка летописи фораминифер

Магниево-кальциевый палеотермометр является недавно разработанной альтернативой δ18O и позволяет избежать многих неопределенностей, присущих последнему методу. Использование этого метода дает результаты, более согласующиеся с ожидаемыми, в отличие от исходного δ18O записей с тех же сайтов.[5] Дальнейшие кропотливые исследования, нацеленные только на те фораминиферы, которые, как можно было продемонстрировать, не подверглись диагенезу, на самом деле дали δ18О подпись, подобная ожидаемой,[6] предполагая, что плохая сохранность была причиной первоначальной путаницы.

Рекомендации

  1. ^ D'hondt, S .; Артур, MA (1996). «Позднемеловые океаны и холодный тропический парадокс». Наука. 271 (5257): 1838. Bibcode:1996Научный ... 271.1838D. Дои:10.1126 / science.271.5257.1838.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я Crowley, T.J .; Zachos, J.C. (2000). «Сравнение зональных профилей температуры за прошлые периоды теплого времени». Теплый климат в истории Земли. Издательство Кембриджского университета. С. 50–76. ISBN  978-0-521-64142-5. Получено 2008-04-24.
  3. ^ а б c d е ж грамм час Кобаши, Т .; Grossman, E.L .; Yancey, T.E .; Докери, Д.Т. (2001). «Переоценка противоречивых оценок тропической температуры эоцена: свидетельство изотопа кислорода моллюсков для теплых низких широт». Геология. 29 (11): 983–986. Bibcode:2001Гео .... 29..983K. Дои:10.1130 / 0091-7613 (2001) 029 <0983: ROCETT> 2.0.CO; 2.
  4. ^ а б c Lunt, D.J .; Росс, I .; Hopley, P.J .; Вальдес, П.Дж. (2007). "Моделирование трав и климата позднего олигоцена C4". Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. 251 (2): 239–253. Дои:10.1016 / j.palaeo.2007.04.004.
  5. ^ Трипати, А.К .; Delaney, M.L .; Zachos, J.C .; Андерсон, Л.Д .; Келли, округ Колумбия; Элдерфилд, Х. (2003). «Реконструкция тропической температуры морской поверхности для раннего палеогена с использованием отношения Mg / Ca планктонных фораминифер». Палеоокеанография. 18 (4): 25–25. Bibcode:2003ПалОк..18д..25Т. Дои:10.1029 / 2003PA000937.
  6. ^ Pearson, P.N .; Ditchfield, P.W .; Singano, J .; Harcourt-Brown, K.G .; Николас, C.J .; Olsson, R.K .; Шеклтон, штат Нью-Джерси; Холл, МА (2001). «Теплые тропические температуры поверхности моря в эпоху позднего мела и эоцена». Природа. 413 (6855): 481–487. Bibcode:2001Натура.413..481П. Дои:10.1038/35097000. PMID  11586350.