Badacze ustalili temperaturę ostatniej epoki lodowcowej, znanej jako Ostatnie Maksimum Lodowcowe sprzed 20 000 lat, do około 46 stopni Fahrenheita.

Ich odkrycia pozwalają klimatologom lepiej zrozumieć związek między dzisiejszym rosnącym poziomem atmosferycznego dwutlenku węgla – głównego gazu cieplarnianego – a średnią temperaturą globalną.

Ostatnie maksimum lodowcowe, lub LGM, było mroźnym okresem, kiedy ogromne lodowce pokryły około połowy Ameryki Północnej, Europy i Ameryki Południowej oraz wiele części Azji, podczas gdy flora i fauna, które były przystosowane do zimna, kwitły.

„Mamy wiele danych na temat tego okresu, ponieważ był on badany od tak dawna”, mówi Jessica Tierney, profesor nadzwyczajny na wydziale nauk geologicznych Uniwersytetu Arizony i główna autorka pracy w Nature.

„Ale jedno pytanie, na które nauka od dawna chciała uzyskać odpowiedź, jest proste: Jak zimna była epoka lodowcowa?”

Więc jak zimna była epoka lodowcowa?

Badacze odkryli, że średnia globalna temperatura epoki lodowcowej była o 6 stopni Celsjusza (11 F) chłodniejsza niż obecnie. Dla kontekstu, średnia globalna temperatura XX wieku wynosiła 14 C (57 F).

„W twoim osobistym doświadczeniu może to nie brzmieć jak duża różnica, ale w rzeczywistości jest to ogromna zmiana”, mówi Tierney.

Ona i jej zespół stworzyli również mapy, aby zilustrować, jak różnice temperatur różniły się w poszczególnych regionach na całym świecie.

„W Ameryce Północnej i Europie, najbardziej północne części były pokryte lodem i były niezwykle zimne. Nawet tutaj, w Arizonie, nastąpiło duże ochłodzenie” – mówi Tierney. „Ale największe ochłodzenie było w wysokich szerokościach geograficznych, takich jak Arktyka, gdzie było około 14 C (25 F) zimniej niż obecnie.”

Ich odkrycia pasują do naukowego zrozumienia tego, jak ziemskie bieguny reagują na zmiany temperatury.

„Modele klimatyczne przewidują, że wysokie szerokości geograficzne będą się ocieplać szybciej niż niskie szerokości”, mówi Tierney. „Kiedy patrzysz na przyszłe prognozy, nad Arktyką robi się naprawdę ciepło. Jest to określane jako amplifikacja polarna. Podobnie, podczas LGM, znajdujemy odwrotny wzór. Wyższe szerokości geograficzne są po prostu bardziej wrażliwe na zmiany klimatu i pozostaną takie w przyszłości.”

Poziomy dwutlenku węgla

Znajomość temperatury epoki lodowcowej ma znaczenie, ponieważ jest używana do obliczania czułości klimatu, co oznacza, jak bardzo globalna temperatura przesuwa się w odpowiedzi na węgiel atmosferyczny.

Tierney i jej zespół ustalili, że dla każdego podwojenia węgla atmosferycznego, globalna temperatura powinna wzrosnąć o 3,4 C (6,1 F), co jest w środku zakresu przewidywanego przez najnowszą generację modeli klimatycznych (1,8 do 5,6 C).

Atmosferyczne poziomy dwutlenku węgla podczas epoki lodowcowej były około 180 części na milion, co jest bardzo niskie. Przed rewolucją przemysłową, poziomy wzrosły do około 280 części na milion, a dziś osiągnęły 415 części na milion.

„Porozumienie paryskie chciało utrzymać globalne ocieplenie nie większe niż 2,7 F (1,5 C) w stosunku do poziomów przedprzemysłowych, ale z poziomami dwutlenku węgla rosnącymi w sposób, w jaki są, byłoby niezwykle trudno uniknąć więcej niż 3,6 F (2 C) ocieplenia”, mówi Tierney. „Mamy już pod sobą około 2 F (1,1 C), ale im mniej się ociepli tym lepiej, ponieważ system ziemski naprawdę reaguje na zmiany w dwutlenku węgla.”

„Hindcast” t0 spojrzenie w przeszłość

Ponieważ w epoce lodowcowej nie było termometrów, Tierney i jej zespół opracowali modele, aby przełożyć dane zebrane ze skamieniałości planktonu oceanicznego na temperatury powierzchni morza. Następnie połączyli dane kopalne z symulacjami modelu klimatycznego LGM za pomocą techniki zwanej asymilacją danych, która jest wykorzystywana w prognozowaniu pogody.

„To, co dzieje się w biurze meteorologicznym to pomiar temperatury, ciśnienia, wilgotności i wykorzystanie tych pomiarów do aktualizacji modelu prognozowania i przewidywania pogody” – mówi Tierney. „Tutaj używamy modelu klimatycznego National Center for Atmospheric Research z siedzibą w Boulder w Kolorado, aby stworzyć prognozę LGM, a następnie aktualizujemy tę prognozę za pomocą rzeczywistych danych, aby przewidzieć, jaki był klimat.”

W przyszłości Tierney i jej zespół planują użyć tej samej techniki, aby odtworzyć ciepłe okresy w przeszłości Ziemi.

„Jeśli uda nam się zrekonstruować przeszłe ciepłe klimaty”, mówi, „wtedy będziemy mogli zacząć odpowiadać na ważne pytania o to, jak Ziemia reaguje na naprawdę wysokie poziomy dwutlenku węgla i poprawić nasze zrozumienie tego, co może przynieść przyszła zmiana klimatu.”

Fundacja Heisings-Simons i National Science Foundation wsparły te badania.