北極圏は3万年もの間このように暖かくはなく、それは地球にとって大きな変化を意味します

北極圏は3万年もの間このように暖かくはなく、それは地球にとって大きな変化を意味します
ノルウェーのスバールバル諸島を漂流する流氷。
Sven-Erik Arndt / Arterra / Universal Images Group(ゲッティイメージズ経由)

Every year, sea ice cover in the Arctic Ocean shrinks to a low point in mid-September.毎年、北極海の海氷は1.44月中旬に最低点まで縮小します。 This year it measures just 3.74 million square miles (XNUMX million square kilometers) – the今年の面積はわずかXNUMX万平方マイル(XNUMX万平方キロメートル)です。 XNUMX番目に低い値 in the 42 years since satellites began taking measurements.衛星が測定を始めてからXNUMX年で。 The ice today covers only今日の氷は 50年前にカバーしたエリアの40% 夏の終わりに。

今年の最小氷域は、42年を除いて2012年前の衛星記録の中で最低です。This year's minimum ice extent is the lowest in the 42-year-old satellite record except for 2012, reinforcing a long-term downward trend in Arctic ice cover.今年の最小氷域は、XNUMX年を除いてXNUMX年前の衛星記録の中で最低であり、北極の氷被覆の長期的な減少傾向を補強しています。 Each of the past four decades averages successively less summer sea ice.過去XNUMX年間のそれぞれの平均は、夏の海氷が連続して少なくなっています。 NSIDC

気候変動に関する政府間パネルが示しているように、大気中の二酸化炭素レベルは 人類の歴史のどの時点よりも高い。 The last time that atmospheric CO2 concentrations reached today's level –大気中のCOXNUMX濃度が今日のレベルに達した最後の時間– 約412ppm – 3万年前、 鮮新世の時代.

研究する地質学者として 地球の気候の進化 影響により それがどのように人生の条件を作り出すか、私たちは、気候変動がどのように惑星を変えることができるかを示す指標として、北極圏の進化する状況を見ています。 If global greenhouse gas emissions continue to rise, they could return the Earth to Pliocene conditions, with higher sea levels, shifted weather patterns and altered conditions in both the世界の温室効果ガス排出量が増加し続けると、海面が上昇し、気象パターンが変化し、両方の条件が変化する鮮新世の状態に地球が戻る可能性があります。 自然界 影響により 人間社会.

鮮新世の北極圏

私たちは、からの堆積物コアを分析した科学者のチームの一員です El'gygytgyn湖 2013年にロシア北東部で、より高い大気中の二酸化炭素レベルの下での北極圏の気候を理解するために。 Fossil pollen preserved in these cores shows that the Pliocene Arctic was very different from its current state.これらのコアに保存されている化石花粉は、鮮新世の北極圏が現在の状態とは非常に異なっていたことを示しています。

今日、北極圏はまばらなだけの樹木のない平原です ツンドラ植生、草、スゲ、いくつかの顕花植物など。 In contrast, the Russian sediment cores contained対照的に、ロシアの堆積物コアには カラマツ、トウヒ、モミ、ヘムロックなどの木からの花粉。 This shows thatこれは、 寒帯林は、今日、ロシアの南と西の数百マイル、アラスカの北極圏で終わり、かつては北極ロシアと北アメリカの大部分を越えて北極海に到達しました。

Because the Arctic was much warmer in the Pliocene, the Greenland Ice Sheet did not exist.北極は鮮新世ではるかに暖かかったので、グリーンランド氷床は存在しませんでした。 Small glaciers along Greenland's mountainous eastern coast were among the few places with year-round ice in the Arctic.グリーンランドの山岳地帯の東海岸に沿った小さな氷河は、北極圏で一年中氷が存在する数少ない場所のXNUMXつでした。 The Pliocene Earth had ice only at one end – in Antarctica – and that ice was鮮新世の地球は、南極の一端にのみ氷があり、その氷は 広がりが少なく、溶けやすい.

Because the oceans were warmer and there were no large ice sheets in the Northern Hemisphere, sea levels were 30 to 50 feet (9 to 15 meters) higher around the globe than they are today.北半球には海が暖かく、大きな氷床がなかったため、海面は現在よりも世界中でXNUMX〜XNUMXフィート(XNUMX〜XNUMXメートル)高かった。 Coastlines were far inland from their current locations.海岸線は現在の場所から遠く内陸にありました。 The areas that are now California's Central Valley, the Florida Peninsula and the Gulf Coast all were underwater.現在カリフォルニアのセントラルバレー、フロリダ半島、ガルフコーストになっている地域はすべて水中にありました。 So was the land where major coastal cities like New York, Miami, Los Angeles, Houston and Seattle stand.ニューヨーク、マイアミ、ロサンゼルス、ヒューストン、シアトルなどの主要な沿岸都市が立っている土地もそうだった。

現在の米国西部の減少した積雪を横切る暖かい冬、これは最近 地域の水の多くを供給します。 Today's Midwest and Great Plains were so much warmer and dryer that it would have been impossible to grow corn or wheat there.今日の中西部と大平原は非常に暖かくて乾燥していたので、そこでトウモロコシや小麦を栽培することは不可能でした。

鮮新世になぜそんなに多くのCO2があったのですか?

How did CO2 concentrations during the Pliocene reach levels similar to today's?鮮新世のCO2濃度は、どのようにして今日と同様のレベルに達したのでしょうか。 Humans would not appear on Earth for at least another million years, and our use of fossil fuels is even more recent.人間は少なくともあとXNUMX万年は地球に現れないでしょう、そして私たちの化石燃料の使用はさらに最近です。 The answer is that some natural processes that have occurred on Earth throughout its history release COXNUMX to the atmosphere, while others consume it.答えは、その歴史を通して地球上で発生したいくつかの自然のプロセスがCOXNUMXを大気に放出する一方で、他のプロセスはそれを消費するということです。 The main system that keeps these dynamics in balance and controls Earth's climate is a natural global thermostat, regulated by rocks thatこれらのダイナミクスのバランスを保ち、地球の気候を制御する主なシステムは、岩石によって規制されている自然の地球規模のサーモスタットです。 CO2と化学的に反応する 大気圏から引き出します。

温室効果の強さは、大気中のCO2レベルに依存しています。The Greenhouse Effect leads to increases in surface temperatures and, in some places, rainfall.温室効果は表面温度の上昇につながり、場所によっては降雨につながります。 Together these accelerate silicate rock weathering.これらが一緒になって、ケイ酸塩岩の風化を加速します。 Faster weathering in turn removes more CO2 from the atmosphere (yellow arrow).風化が速くなると、大気からより多くのCO2が除去されます(黄色の矢印)。 The strength of the Greenhouse Effect relies on atmospheric COXNUMX levels.温室効果の強さは、大気中のCOXNUMXレベルに依存しています。 グレタシャム/ウィキペディア

In soils, certain rocks continually break down into new materials in reactions that consume CO2.土壌では、特定の岩石がCOXNUMXを消費する反応で絶えず新しい材料に分解されます。 These reactions tend to speed up when temperatures and rainfall are higher – exactly the climate conditions that occur when atmospheric greenhouse gas concentrations rise.これらの反応は、気温と降雨量が高くなると加速する傾向があります。まさに、大気中の温室効果ガス濃度が上昇したときに発生する気候条件です。

CO2と温度が上昇し、岩石の風化が加速すると、大気からより多くのCO2が引き出されます。 CO2が低下し始めると、気温が下がり、岩石の風化が世界的に遅くなり、CO2の排出が少なくなります。

Rock weathering reactions also can work faster where soil contains lots of newly exposed mineral surfaces.土壌に新たに露出した鉱物表面がたくさん含まれている場合、岩石の風化反応もより速く機能します。 Examples include areas with high erosion or periods when Earth's tectonic processes pushed land upward, creating major mountain chains with steep slopes.例としては、侵食が激しい地域や、地球の構造過程が土地を押し上げ、急な斜面を持つ主要な山岳地帯を作り出した時期があります。

The rock weathering thermostat operates at a geologically slow pace.岩石風化サーモスタットは、地質学的に遅いペースで動作します。 For example, at the end of the Age of Dinosaurs about 65 million years ago, scientists estimate that atmospheric CO2 levels were between 2,000 and 4,000 parts per million.たとえば、約50万年前の恐竜の時代の終わりに、科学者は大気中のCO400レベルがXNUMX〜XNUMXppmであったと推定しています。 It took over XNUMX million years to reduce them naturally to around XNUMX parts per million in the Pliocene.鮮新世でそれらを自然に約XNUMXppmに減らすのにXNUMX万年以上かかりました。

CO2レベルの自然な変化は非常にゆっくりと起こったので、地球の気候システムの周期的な変化も非常に遅かった。 Ecosystems had millions of years to adapt, adjust and slowly respond to changing climates.生態系は、変化する気候に適応し、調整し、ゆっくりと対応するために何百万年もかかりました。


夏の熱波はシベリア北部を変化させ、永久凍土層を溶かし、大規模な山火事の条件を作り出しています。

鮮新世のような未来?

2年の産業革命の黎明期には、大気中のCO1750は約 100万分の1の280。 It has taken humans only 200 years to completely reverse the trajectory begun 50 million years ago and return the planet to CO2 levels not experienced for millions of years.人間がXNUMX万年前に始めた軌道を完全に逆転させ、惑星を何百万年も経験していないCOXNUMXレベルに戻すのにたったXNUMX年しかかかりませんでした。

Most of that shift has happened since World War II.その変化のほとんどは第二次世界大戦以来起こっています。 Yearly increases of 2-3 parts per million now are common.現在、年間1880〜XNUMXppmの増加が一般的です。 And in response, the Earth is warming at a fast pace.そしてそれに応じて、地球は速いペースで温暖化しています。 Since roughly XNUMX the planet has warmed byおよそXNUMX年以来、惑星は 摂氏1度(華氏2度) –過去65万年の地球の歴史におけるどの温暖化エピソードよりも何倍も速い。

In the Arctic, losses of reflective snow and ice cover have amplified this warming to +5 C (9 F).北極圏では、反射する雪と氷の覆いが失われることで、この温暖化が+XNUMX C(XNUMX F)に増幅されました。 As a result, summertime Arctic sea ice coverage is trending lower and lower.その結果、夏季の北極海の海氷被覆率はますます低くなる傾向にあります。 Scientists project that the Arctic will be科学者たちは、北極圏が 夏は完全に氷がない 次のXNUMX年以内に。

This isn't the only evidence of drastic Arctic warming.北極圏の急激な温暖化の証拠はこれだけではありません。 Scientists have recorded科学者は記録しました 極端な夏のメルトレート XNUMX月初旬、ヌナブト準州の領土にあるカナダで最後に残った棚氷は、 海に崩れ落ちた。 の部品 北極シベリア 影響により スバールバル諸島北極海に浮かぶノルウェーの島々のグループである、は、この夏、記録的な高温に達しました。

Coastal cities, agricultural breadbasket regions and water supplies for many communities all will be radically different if this planet returns to a Pliocene CO2 world.この惑星が鮮新世のCOXNUMXの世界に戻った場合、沿岸都市、農業用穀倉地帯、および多くのコミュニティへの給水はすべて根本的に異なります。 This future is not inevitable – but avoiding it will require big steps now to decrease fossil fuel use and turn down Earth's thermostat.この未来は避けられないものではありませんが、それを回避するには、化石燃料の使用を減らし、地球のサーモスタットを下げるために、今大きな一歩が必要になります。会話

著者について

ジュリーブリガムグレット、地球科学教授、 マサチューセッツ大学アマースト校 とスティーブペッチ、地球科学の准教授、 マサチューセッツ大学アマースト校

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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