stringtranslate.com

Изменчивость и изменение климата

Изменчивость климата включает в себя все изменения климата, которые длятся дольше, чем отдельные погодные явления, тогда как термин « изменение климата» относится только к тем изменениям, которые сохраняются в течение более длительного периода времени, обычно десятилетия или больше. Изменение климата может относиться к любому времени в истории Земли, но этот термин в настоящее время обычно используется для описания современного изменения климата, часто называемого в народе глобальным потеплением. Со времен промышленной революции климат все больше подвергался влиянию деятельности человека . [1]

Климатическая система получает почти всю свою энергию от солнца и излучает энергию в космическое пространство . Баланс входящей и исходящей энергии и прохождение энергии через климатическую систему составляет энергетический бюджет Земли . Когда входящая энергия больше исходящей энергии, энергетический бюджет Земли положительный, и климатическая система нагревается. Если больше энергии уходит, энергетический бюджет отрицательный, и Земля испытывает охлаждение.

Энергия, движущаяся через климатическую систему Земли, находит свое выражение в погоде, изменяющейся в географических масштабах и во времени. Долгосрочные средние значения и изменчивость погоды в регионе составляют климат региона. Такие изменения могут быть результатом «внутренней изменчивости», когда естественные процессы, присущие различным частям климатической системы, изменяют распределение энергии. Примерами являются изменчивость в океанических бассейнах, такая как тихоокеанская декадная осцилляция и атлантическая многодекадная осцилляция . Изменчивость климата также может быть результатом внешнего воздействия , когда события за пределами компонентов климатической системы вызывают изменения внутри системы. Примерами являются изменения в солнечной активности и вулканизме .

Изменчивость климата влияет на изменение уровня моря, растительный мир и массовые вымирания видов; она также влияет на человеческие общества.

Терминология

Изменчивость климата — это термин, описывающий изменения в среднем состоянии и других характеристиках климата (таких как шансы или возможность экстремальных погодных условий и т. д.) «во всех пространственных и временных масштабах за пределами масштабов отдельных погодных явлений». Часть изменчивости, по-видимому, не вызвана известными системами и происходит в, казалось бы, случайные моменты времени. Такая изменчивость называется случайной изменчивостью или шумом . С другой стороны, периодическая изменчивость происходит относительно регулярно и в различных режимах изменчивости или климатических моделях. [2]

Термин «изменение климата» часто используется для обозначения именно антропогенного изменения климата. Антропогенное изменение климата вызвано деятельностью человека, в отличие от изменений климата, которые могли возникнуть в результате естественных процессов на Земле. [3] Глобальное потепление стало доминирующим популярным термином в 1988 году, но в научных журналах глобальное потепление относится к повышению температуры поверхности, в то время как изменение климата включает глобальное потепление и все остальное, на что влияет повышение уровня парниковых газов . [4]

Связанный термин, climate change , был предложен Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в 1966 году для охвата всех форм климатической изменчивости в масштабах времени более 10 лет, но независимо от причины. В 1970-х годах термин climate change заменил climate change, чтобы сосредоточиться на антропогенных причинах, поскольку стало ясно, что деятельность человека может радикально изменить климат. [5] Climate change был включен в название Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) и Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН). Climate change теперь используется как техническое описание процесса, так и существительное, используемое для описания проблемы. [5]

Причины

В самом широком масштабе скорость, с которой энергия поступает от Солнца , и скорость, с которой она теряется в космосе, определяют равновесную температуру и климат Земли. Эта энергия распределяется по всему земному шару ветрами, океанскими течениями, [6] [7] и другими механизмами, влияющими на климат различных регионов. [8]

Факторы, которые могут формировать климат, называются климатическими воздействиями или «механизмами воздействия». [9] К ним относятся такие процессы, как изменения солнечной радиации , изменения орбиты Земли, изменения альбедо или отражательной способности континентов, атмосферы и океанов, горообразование и континентальный дрейф , а также изменения концентрации парниковых газов . Внешнее воздействие может быть как антропогенным (например, увеличение выбросов парниковых газов и пыли), так и естественным (например, изменения в солнечной энергии, орбите Земли, извержения вулканов). [10] Существует множество обратных связей по изменению климата , которые могут либо усиливать, либо ослаблять первоначальное воздействие. Существуют также ключевые пороговые значения , превышение которых может привести к быстрым или необратимым изменениям.

Некоторые части климатической системы, такие как океаны и ледяные шапки, реагируют медленнее в ответ на климатические воздействия, в то время как другие реагируют быстрее. Примером быстрого изменения является атмосферное охлаждение после извержения вулкана, когда вулканический пепел отражает солнечный свет. Тепловое расширение океанской воды после атмосферного потепления происходит медленно и может занять тысячи лет. Также возможна комбинация, например, внезапная потеря альбедо в Северном Ледовитом океане из-за таяния морского льда, за которым следует более постепенное тепловое расширение воды.

Изменчивость климата может также происходить из-за внутренних процессов. Внутренние невынужденные процессы часто включают изменения в распределении энергии в океане и атмосфере, например, изменения в термохалинной циркуляции .

Внутренняя изменчивость

Существует сезонная изменчивость в том, как новые рекорды высоких температур опережают новые рекорды низких температур. [11]

Климатические изменения из-за внутренней изменчивости иногда происходят циклами или колебаниями. Для других типов естественных климатических изменений мы не можем предсказать, когда это произойдет; изменение называется случайным или стохастическим . [12] С точки зрения климата погоду можно считать случайной. [13] Если в определенный год мало облаков, существует энергетический дисбаланс, и дополнительное тепло может поглощаться океанами. Из-за инерции климата этот сигнал может «храниться» в океане и выражаться в виде изменчивости в более длительных временных масштабах, чем исходные погодные возмущения. [14] Если погодные возмущения полностью случайны, происходят как белый шум , инерция ледников или океанов может преобразовать это в климатические изменения, где более продолжительные колебания также являются более крупными колебаниями, явление, называемое красным шумом . [15] Многие климатические изменения имеют случайный аспект и циклический аспект. Такое поведение называется стохастическим резонансом . [15] Половина Нобелевской премии по физике 2021 года была присуждена за эту работу Клаусу Хассельманну совместно с Сюкуро Манабе за смежную работу по моделированию климата . В то время как Джорджио Паризи, который с соавторами представил [16] концепцию стохастического резонанса, был награжден другой половиной, но в основном за работу по теоретической физике.

Изменчивость океана и атмосферы

Океан и атмосфера могут работать вместе, чтобы спонтанно генерировать внутреннюю изменчивость климата, которая может сохраняться в течение многих лет или десятилетий. [17] [18] Эти изменения могут влиять на глобальную среднюю температуру поверхности путем перераспределения тепла между глубоким океаном и атмосферой [19] [20] и/или путем изменения распределения облаков/водяного пара/морского льда, что может повлиять на общий энергетический бюджет Земли. [21] [22]

Колебания и циклы

Цветные полосы показывают, как годы Эль-Ниньо (красный, региональное потепление) и годы Ла-Нинья (синий, региональное похолодание) связаны с общим глобальным потеплением . Эль-Ниньо–Южное колебание связано с изменчивостью долгосрочного повышения глобальной средней температуры.

Климатическое колебание или климатический цикл — это любое повторяющееся циклическое колебание в пределах глобального или регионального климата . Они являются квазипериодическими (не идеально периодическими), поэтому анализ Фурье данных не имеет острых пиков в спектре . Было обнаружено или выдвинуто множество колебаний в различных временных масштабах: [23]

Изменения океанских течений

Схема современной термохалинной циркуляции . Десятки миллионов лет назад движение континентальных плит образовало свободный от суши разрыв вокруг Антарктиды, что позволило сформировать АЦТ , который удерживает теплые воды подальше от Антарктиды.

Океанические аспекты изменчивости климата могут генерировать изменчивость в масштабах веков, поскольку масса океана в сотни раз больше массы атмосферы , и, следовательно, очень высокая тепловая инерция. Например, изменения в океанических процессах, такие как термохалинная циркуляция, играют ключевую роль в перераспределении тепла в мировых океанах.

Океанические течения переносят много энергии из теплых тропических регионов в более холодные полярные регионы. Изменения, происходящие около последнего ледникового периода (технически говоря, последний ледниковый период ), показывают, что циркуляция в Северной Атлантике может внезапно и существенно измениться, что приведет к глобальным изменениям климата, хотя общее количество энергии, поступающей в климатическую систему, не сильно изменилось. Эти большие изменения могли произойти из-за так называемых событий Хайнриха , когда внутренняя нестабильность ледяных щитов привела к выбросу огромных айсбергов в океан. Когда ледяной щит тает, в результате получается вода с очень низким содержанием соли и холода, что приводит к изменениям в циркуляции. [36]

Жизнь

Жизнь влияет на климат посредством своей роли в круговоротах углерода и воды , а также посредством таких механизмов, как альбедо , эвапотранспирация , образование облаков и выветривание . [37] [38] [39] Примеры того, как жизнь могла влиять на климат в прошлом, включают:

Внешнее климатическое воздействие

Парниковые газы

Концентрация CO 2 за последние 800 000 лет, измеренная по ледяным кернам (синий/зеленый) и напрямую (черный)

В то время как парниковые газы, выделяемые биосферой, часто рассматриваются как обратная связь или внутренний климатический процесс, парниковые газы, выделяемые вулканами, обычно классифицируются климатологами как внешние. [50] Парниковые газы, такие как CO2 , метан и закись азота , нагревают климатическую систему, улавливая инфракрасный свет. Вулканы также являются частью расширенного углеродного цикла . В течение очень длительных (геологических) периодов времени они выделяют углекислый газ из земной коры и мантии, противодействуя поглощению осадочными породами и другими геологическими поглотителями углекислого газа .

Со времен промышленной революции человечество увеличило выбросы парниковых газов, выбрасывая CO2 при сжигании ископаемого топлива , изменяя землепользование посредством вырубки лесов и еще больше изменив климат аэрозолями ( твердые частицы в атмосфере), [51] выбросами следовых газов (например, оксидов азота, оксида углерода или метана). [52] Другие факторы, включая землепользование, истощение озонового слоя , животноводство ( жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, вырабатывают метан [53] ) и вырубку лесов , также играют свою роль. [54]

По оценкам Геологической службы США, уровень вулканических выбросов намного ниже, чем последствия текущей деятельности человека, которая генерирует в 100–300 раз больше углекислого газа, чем вулканы. [55] Ежегодное количество, выбрасываемое деятельностью человека, может превышать количество, выбрасываемое суперизвержениями , последним из которых было извержение Тоба в Индонезии 74 000 лет назад. [56]

Орбитальные вариации

Миланкович циклично перемещается от 800 000 лет назад в прошлое к 800 000 лет в будущее.

Небольшие изменения в движении Земли приводят к изменениям в сезонном распределении солнечного света, достигающего поверхности Земли, и в том, как он распределяется по всему земному шару. Усредненное по площади годовое среднее солнечное сияние меняется очень мало; но могут быть сильные изменения в географическом и сезонном распределении. Три типа кинематических изменений - это изменения эксцентриситета Земли , изменения угла наклона оси вращения Земли и прецессия земной оси. В совокупности они создают циклы Миланковича , которые влияют на климат и примечательны своей корреляцией с ледниковыми и межледниковыми периодами , [57] своей корреляцией с наступлением и отступлением Сахары , [ 57] и своим появлением в стратиграфической летописи . [58] [59]

Во время ледниковых циклов наблюдалась высокая корреляция между концентрацией CO 2 и температурой. Ранние исследования показали, что концентрация CO 2 отставала от температуры, но стало ясно, что это не всегда так. [60] Когда температура океана повышается, растворимость CO 2 уменьшается, так что он высвобождается из океана. Обмен CO 2 между воздухом и океаном также может зависеть от дальнейших аспектов изменения климата. [61] Эти и другие самоусиливающиеся процессы позволяют небольшим изменениям в движении Земли оказывать большое влияние на климат. [60]

Выход солнечной энергии

Изменения солнечной активности за последние несколько столетий на основе наблюдений солнечных пятен и изотопов бериллия . Период необычайно малого количества солнечных пятен в конце 17 века был минимумом Маундера .

Солнце является основным источником энергии , поступающей в климатическую систему Земли . Другие источники включают геотермальную энергию из ядра Земли, приливную энергию Луны и тепло от распада радиоактивных соединений. Известно, что оба долгосрочных изменения интенсивности солнечного излучения влияют на глобальный климат. [ 62] Выход солнечной энергии меняется в более коротких временных масштабах, включая 11-летний солнечный цикл [63] и долгосрочные модуляции . [64] Корреляция между солнечными пятнами и климатом в лучшем случае слабая. [62]

Три-четыре миллиарда лет назад Солнце излучало всего 75% от того количества энергии, которое оно излучает сегодня. [65] Если бы состав атмосферы был таким же, как сегодня, на поверхности Земли не должно было бы существовать жидкой воды. Однако есть доказательства присутствия воды на ранней Земле, в гадейский [ 66] [67] и архейский [68] [66] эоны, что приводит к тому, что известно как парадокс слабого молодого Солнца . [69] Предполагаемые решения этого парадокса включают в себя совершенно иную атмосферу с гораздо более высокой концентрацией парниковых газов, чем в настоящее время. [70] В течение следующих примерно 4 миллиардов лет выход энергии Солнца увеличивался. В течение следующих пяти миллиардов лет окончательная смерть Солнца, когда оно станет красным гигантом , а затем белым карликом, окажет большое влияние на климат, причем фаза красного гиганта, возможно, положит конец любой жизни на Земле, которая выживет до этого времени. [71]

Вулканизм

В температуре атмосферы с 1979 по 2010 год, определенной спутниками MSU NASA , проявляются эффекты от аэрозолей, выбрасываемых крупными вулканическими извержениями ( Эль-Чичон и Пинатубо ). Эль-Ниньо — это отдельное событие, не зависящее от изменчивости океана.

Вулканические извержения , которые считаются достаточно крупными, чтобы повлиять на климат Земли в масштабе более 1 года, - это те, которые выбрасывают более 100 000 тонн SO 2 в стратосферу . [72] Это связано с оптическими свойствами SO 2 и сульфатных аэрозолей, которые сильно поглощают или рассеивают солнечное излучение, создавая глобальный слой сернокислотной дымки. [73] В среднем такие извержения происходят несколько раз в столетие и вызывают охлаждение (частично блокируя передачу солнечного излучения на поверхность Земли) в течение нескольких лет. Хотя вулканы технически являются частью литосферы, которая сама является частью климатической системы, МГЭИК явно определяет вулканизм как внешний воздействующий агент. [74]

Известными извержениями в исторических записях являются извержение вулкана Пинатубо в 1991 году, которое понизило глобальную температуру примерно на 0,5 °C (0,9 °F) на срок до трех лет, [75] [76] и извержение вулкана Тамбора в 1815 году, вызвавшее «Год без лета» . [77]

В более крупных масштабах — несколько раз каждые 50–100 миллионов лет — извержение крупных магматических провинций выносит большие количества магматической породы из мантии и литосферы на поверхность Земли. Углекислый газ в породе затем выбрасывается в атмосферу. [78] [79] Небольшие извержения с выбросами менее 0,1 Мт диоксида серы в стратосферу влияют на атмосферу лишь незначительно, поскольку изменения температуры сопоставимы с естественной изменчивостью. Однако, поскольку более мелкие извержения происходят с гораздо большей частотой, они также существенно влияют на атмосферу Земли. [72] [80]

Тектоника плит

В течение миллионов лет движение тектонических плит перестраивает глобальные территории суши и океана и формирует топографию. Это может повлиять как на глобальные, так и на локальные модели климата и циркуляции атмосферы и океана. [81]

Положение континентов определяет геометрию океанов и, следовательно, влияет на закономерности океанической циркуляции. Расположение морей важно для контроля переноса тепла и влаги по всему земному шару, и, следовательно, для определения глобального климата. Недавним примером тектонического контроля океанической циркуляции является образование Панамского перешейка около 5 миллионов лет назад, который прервал прямое смешивание между Атлантическим и Тихим океанами. Это сильно повлияло на динамику океана , который сейчас называется Гольфстримом , и, возможно, привело к ледяному покрову Северного полушария. [82] [83] В течение каменноугольного периода, около 300–360 миллионов лет назад, тектоника плит могла спровоцировать крупномасштабное хранение углерода и усиление оледенения. [84] Геологические данные указывают на «мегамуссонную» схему циркуляции во времена суперконтинента Пангея , а моделирование климата предполагает, что существование суперконтинента способствовало установлению муссонов. [85]

Размер континентов также важен. Из-за стабилизирующего влияния океанов на температуру годовые колебания температуры в прибрежных районах обычно ниже, чем внутри страны. Поэтому более крупный суперконтинент будет иметь большую площадь, в которой климат будет иметь ярко выраженную сезонность, чем несколько более мелких континентов или островов .

Другие механизмы

Было высказано предположение, что ионизированные частицы, известные как космические лучи , могут влиять на облачный покров и, таким образом, на климат. Поскольку солнце защищает Землю от этих частиц, было высказано предположение, что изменения солнечной активности также косвенно влияют на климат. Чтобы проверить эту гипотезу, ЦЕРН разработал эксперимент CLOUD , который показал, что воздействие космических лучей слишком слабо, чтобы заметно повлиять на климат. [86] [87]

Существуют доказательства того, что столкновение астероида Чиксулуб около 66 миллионов лет назад серьезно повлияло на климат Земли. Большое количество сульфатных аэрозолей было выброшено в атмосферу, что привело к снижению глобальной температуры на 26 °C и созданию отрицательных температур на период от 3 до 16 лет. Время восстановления после этого события заняло более 30 лет. [88] Масштабное применение ядерного оружия также было исследовано на предмет его воздействия на климат. Гипотеза заключается в том, что сажа, выделяемая крупномасштабными пожарами, блокирует значительную часть солнечного света на целый год, что приводит к резкому падению температуры на несколько лет. Это возможное событие описывается как ядерная зима . [89]

Использование земли людьми влияет на то, сколько солнечного света отражает поверхность и на концентрацию пыли. Образование облаков зависит не только от того, сколько воды находится в воздухе и температуры, но и от количества аэрозолей в воздухе, таких как пыль. [90] В глобальном масштабе больше пыли, если есть много регионов с сухой почвой, малой растительностью и сильными ветрами. [91]

Доказательства и измерения изменений климата

Палеоклиматология — это изучение изменений климата на протяжении всей истории Земли. Она использует различные косвенные методы из наук о Земле и жизни для получения данных, сохраненных в таких вещах, как камни, отложения, ледяные щиты, годичные кольца деревьев, кораллы, ракушки и микроископаемые. Затем она использует записи для определения прошлых состояний различных климатических регионов Земли и ее атмосферной системы. Прямые измерения дают более полный обзор изменчивости климата.

Прямые измерения

Изменения климата, произошедшие после повсеместного развертывания измерительных приборов, можно наблюдать напрямую. Достаточно полные глобальные записи температуры поверхности доступны с середины-конца 19 века. Дальнейшие наблюдения получены косвенно из исторических документов. Спутниковые данные об облаках и осадках доступны с 1970-х годов. [92]

Историческая климатология — это изучение исторических изменений климата и их влияния на историю и развитие человечества. Основными источниками являются письменные записи, такие как саги , хроники , карты и местная историческая литература, а также изобразительные изображения, такие как картины , рисунки и даже наскальное искусство . Изменчивость климата в недавнем прошлом может быть следствием изменений в поселениях и сельскохозяйственных укладах. [93] Археологические свидетельства, устная история и исторические документы могут дать представление о прошлых изменениях климата. Изменения климата были связаны с подъемом [94] и крахом различных цивилизаций. [93]

Измерения косвенных данных

Изменения концентрации CO2 , температуры и пыли в ледяном керне Востока за последние 450 000 лет.

Различные архивы прошлого климата присутствуют в скалах, деревьях и окаменелостях. Из этих архивов можно получить косвенные измерения климата, так называемые косвенные показатели. Количественная оценка климатологических изменений осадков в предыдущие века и эпохи менее полная, но приближенная с использованием косвенных показателей, таких как морские отложения, ледяные керны, пещерные сталагмиты и годичные кольца деревьев. [95] Стресс, слишком мало осадков или неподходящие температуры могут изменить скорость роста деревьев, что позволяет ученым делать выводы о климатических тенденциях, анализируя скорость роста годичных колец деревьев. Эта отрасль науки, изучающая это, называется дендроклиматологией . [96] Ледники оставляют после себя морены , которые содержат богатый материал, включая органические вещества, кварц и калий, которые можно датировать, регистрируя периоды, в которые ледник наступал и отступал.

Анализ льда в кернах, пробуренных из ледяного покрова , такого как Антарктический ледяной покров , может быть использован для демонстрации связи между температурой и глобальными колебаниями уровня моря. Воздух, заключенный в пузырьках во льду, также может выявить колебания CO2 в атмосфере из далекого прошлого, задолго до современных влияний окружающей среды. Изучение этих ледяных кернов стало важным индикатором изменений CO2 на протяжении многих тысячелетий и продолжает предоставлять ценную информацию о различиях между древними и современными атмосферными условиями. Соотношение 18O / 16O в образцах кальцита и ледяных кернов, используемых для определения температуры океана в далеком прошлом, является примером метода косвенных данных о температуре.

Остатки растений, и в частности пыльца, также используются для изучения климатических изменений. Распределение растений различается в разных климатических условиях. У разных групп растений пыльца имеет отличительные формы и текстуры поверхности, и поскольку внешняя поверхность пыльцы состоит из очень упругого материала, она устойчива к гниению. Изменения в типе пыльцы, обнаруженной в разных слоях осадка, указывают на изменения в растительных сообществах. Эти изменения часто являются признаком изменения климата. [97] [98] Например, исследования пыльцы использовались для отслеживания изменения растительных узоров на протяжении четвертичных оледенений [99] и особенно после последнего ледникового максимума . [100] Останки жуков распространены в пресноводных и наземных отложениях. Различные виды жуков, как правило, встречаются в разных климатических условиях. Учитывая обширную родословную жуков, генетический состав которых существенно не изменился за тысячелетия, знание современного климатического диапазона различных видов и возраста отложений, в которых обнаружены останки, можно сделать вывод о прошлых климатических условиях. [101]

Анализ и неопределенности

Одной из трудностей в обнаружении климатических циклов является то, что климат Земли менялся нециклическим образом в большинстве палеоклиматических временных шкал. В настоящее время мы находимся в периоде антропогенного глобального потепления . В более широких временных рамках Земля выходит из последнего ледникового периода, охлаждается от климатического оптимума голоцена и нагревается от « малого ледникового периода », что означает, что климат постоянно менялся в течение последних 15 000 лет или около того. В теплые периоды колебания температуры часто имеют меньшую амплитуду. Плейстоценовый период, в котором преобладали повторяющиеся оледенения , развивался из более стабильных условий в климате миоцена и плиоцена . Климат голоцена был относительно стабильным. Все эти изменения усложняют задачу поиска циклического поведения в климате.

Положительная обратная связь , отрицательная обратная связь и экологическая инерция от системы суша-океан-атмосфера часто ослабляют или обращают вспять меньшие эффекты, будь то от орбитальных воздействий, солнечных вариаций или изменений в концентрации парниковых газов. Некоторые обратные связи, включающие такие процессы, как облака, также неопределенны; для инверсионных следов , естественных перистых облаков, океанического диметилсульфида и наземного эквивалента существуют конкурирующие теории относительно воздействия на климатические температуры, например, противопоставляя гипотезу Iris и гипотезу CLAW .

Воздействия

Жизнь

Вверху: Засушливый климат ледникового периода
Середина: Атлантический период , теплый и влажный
Внизу: Потенциальная растительность в климате сейчас, если бы не влияние человека, например, сельского хозяйства. [102]

Растительность

Изменение типа, распределения и покрытия растительности может произойти при изменении климата. Некоторые изменения климата могут привести к увеличению осадков и тепла, что приведет к улучшению роста растений и последующей секвестрации CO 2 в воздухе . Хотя увеличение CO 2 может принести пользу растениям, некоторые факторы могут уменьшить это увеличение. Если произойдет изменение окружающей среды, например засуха, увеличение концентрации CO 2 не принесет пользы растению. [103] Таким образом, даже несмотря на то, что изменение климата действительно увеличивает выбросы CO 2 , растения часто не будут использовать это увеличение, поскольку другие экологические стрессы оказывают на них давление. [104] Однако ожидается, что секвестрация CO 2 повлияет на скорость многих естественных циклов, таких как скорость разложения растительного опада . [105] Постепенное увеличение тепла в регионе приведет к более раннему цветению и плодоношению, что приведет к изменению сроков жизненных циклов зависимых организмов. И наоборот, холод приведет к задержке биоциклов растений. [106]

Однако более крупные, быстрые или более радикальные изменения могут привести к стрессу растительности, быстрой потере растений и опустыниванию при определенных обстоятельствах. [107] [108] [109] Примером этого является Коллапс дождевых лесов каменноугольного периода (CRC), событие вымирания 300 миллионов лет назад. В это время обширные дождевые леса покрывали экваториальный регион Европы и Америки. Изменение климата опустошило эти тропические дождевые леса, резко разделив среду обитания на изолированные «острова» и вызвав вымирание многих видов растений и животных. [107]

Дикая природа

Одним из наиболее важных способов, с помощью которых животные могут справиться с изменением климата, является миграция в более теплые или холодные регионы. [110] В более длительной временной шкале эволюция делает экосистемы, включающие животных, более приспособленными к новому климату. [111] Быстрое или значительное изменение климата может привести к массовым вымираниям , когда существа оказываются слишком растянутыми, чтобы иметь возможность адаптироваться. [112]

Человечество

Крушение прошлых цивилизаций, таких как майя, может быть связано с циклами осадков, особенно засух, что в этом примере также коррелирует с теплым бассейном Западного полушария . Около 70 000 лет назад извержение супервулкана Тоба создало особенно холодный период во время ледникового периода, что привело к возможному генетическому бутылочному горлышку в человеческих популяциях.

Изменения в криосфере

Ледники и ледяные щиты

Ледники считаются одними из самых чувствительных индикаторов изменения климата. [113] Их размер определяется балансом массы между поступлением снега и его таянием. По мере повышения температуры ледники отступают, если только количество осадков не увеличивается, чтобы компенсировать дополнительное таяние. Ледники растут и сокращаются как из-за естественной изменчивости, так и из-за внешних воздействий. Изменчивость температуры, осадков и гидрологии может сильно определять эволюцию ледника в определенном сезоне.

Наиболее значимыми климатическими процессами со среднего и позднего плиоцена (приблизительно 3 миллиона лет назад) являются ледниковые и межледниковые циклы. Текущий межледниковый период ( голоцен ) длится около 11 700 лет. [114] Сформированные орбитальными изменениями , такие реакции, как подъем и падение континентальных ледяных щитов и значительные изменения уровня моря, помогли создать климат. Однако другие изменения, включая события Хайнриха , события Дансгора-Эшгера и поздний дриас , иллюстрируют, как ледниковые изменения могут также влиять на климат без орбитального воздействия .

Изменение уровня моря

Во время последнего ледникового максимума , около 25 000 лет назад, уровень моря был примерно на 130 м ниже, чем сегодня. Последующее таяние ледников характеризовалось быстрым изменением уровня моря. [115] В раннем плиоцене глобальные температуры были на 1–2˚C теплее современной температуры, но уровень моря был на 15–25 метров выше, чем сегодня. [116]

Морской лед

Sea ice plays an important role in Earth's climate as it affects the total amount of sunlight that is reflected away from the Earth.[117] In the past, the Earth's oceans have been almost entirely covered by sea ice on a number of occasions, when the Earth was in a so-called Snowball Earth state,[118] and completely ice-free in periods of warm climate.[119] When there is a lot of sea ice present globally, especially in the tropics and subtropics, the climate is more sensitive to forcings as the ice–albedo feedback is very strong.[120]

Climate history

Various climate forcings are typically in flux throughout geologic time, and some processes of the Earth's temperature may be self-regulating. For example, during the Snowball Earth period, large glacial ice sheets spanned to Earth's equator, covering nearly its entire surface, and very high albedo created extremely low temperatures, while the accumulation of snow and ice likely removed carbon dioxide through atmospheric deposition. However, the absence of plant cover to absorb atmospheric CO2 emitted by volcanoes meant that the greenhouse gas could accumulate in the atmosphere. There was also an absence of exposed silicate rocks, which use CO2 when they undergo weathering. This created a warming that later melted the ice and brought Earth's temperature back up.

Paleo-eocene thermal maximum

Climate changes over the past 65 million years, using proxy data including Oxygen-18 ratios from foraminifera.

The Paleocene–Eocene Thermal Maximum (PETM) was a time period with more than 5–8 °C global average temperature rise across the event.[121] This climate event occurred at the time boundary of the Paleocene and Eocene geological epochs.[122] During the event large amounts of methane was released, a potent greenhouse gas.[123] The PETM represents a "case study" for modern climate change as in the greenhouse gases were released in a geologically relatively short amount of time.[121] During the PETM, a mass extinction of organisms in the deep ocean took place.[124]

The Cenozoic

Throughout the Cenozoic, multiple climate forcings led to warming and cooling of the atmosphere, which led to the early formation of the Antarctic ice sheet, subsequent melting, and its later reglaciation. The temperature changes occurred somewhat suddenly, at carbon dioxide concentrations of about 600–760 ppm and temperatures approximately 4 °C warmer than today. During the Pleistocene, cycles of glaciations and interglacials occurred on cycles of roughly 100,000 years, but may stay longer within an interglacial when orbital eccentricity approaches zero, as during the current interglacial. Previous interglacials such as the Eemian phase created temperatures higher than today, higher sea levels, and some partial melting of the West Antarctic ice sheet.

Climatological temperatures substantially affect cloud cover and precipitation. At lower temperatures, air can hold less water vapour, which can lead to decreased precipitation.[125] During the Last Glacial Maximum of 18,000 years ago, thermal-driven evaporation from the oceans onto continental landmasses was low, causing large areas of extreme desert, including polar deserts (cold but with low rates of cloud cover and precipitation).[102] In contrast, the world's climate was cloudier and wetter than today near the start of the warm Atlantic Period of 8000 years ago.[102]

The Holocene

Temperature change over the past 12 000 years, from various sources. The thick black curve is an average.

The Holocene is characterized by a long-term cooling starting after the Holocene Optimum, when temperatures were probably only just below current temperatures (second decade of the 21st century),[126] and a strong African Monsoon created grassland conditions in the Sahara during the Neolithic Subpluvial. Since that time, several cooling events have occurred, including:

In contrast, several warm periods have also taken place, and they include but are not limited to:

Certain effects have occurred during these cycles. For example, during the Medieval Warm Period, the American Midwest was in drought, including the Sand Hills of Nebraska which were active sand dunes. The black death plague of Yersinia pestis also occurred during Medieval temperature fluctuations, and may be related to changing climates.

Solar activity may have contributed to part of the modern warming that peaked in the 1930s. However, solar cycles fail to account for warming observed since the 1980s to the present day.[citation needed] Events such as the opening of the Northwest Passage and recent record low ice minima of the modern Arctic shrinkage have not taken place for at least several centuries, as early explorers were all unable to make an Arctic crossing, even in summer. Shifts in biomes and habitat ranges are also unprecedented, occurring at rates that do not coincide with known climate oscillations [citation needed].

Modern climate change and global warming

As a consequence of humans emitting greenhouse gases, global surface temperatures have started rising. Global warming is an aspect of modern climate change, a term that also includes the observed changes in precipitation, storm tracks and cloudiness. As a consequence, glaciers worldwide have been found to be shrinking significantly.[127][128] Land ice sheets in both Antarctica and Greenland have been losing mass since 2002 and have seen an acceleration of ice mass loss since 2009.[129] Global sea levels have been rising as a consequence of thermal expansion and ice melt. The decline in Arctic sea ice, both in extent and thickness, over the last several decades is further evidence for rapid climate change.[130]

Variability between regions

Global warming has varied substantially by latitude, with the northernmost latitude zones experiencing the largest temperature increases.

In addition to global climate variability and global climate change over time, numerous climatic variations occur contemporaneously across different physical regions.

The oceans' absorption of about 90% of excess heat has helped to cause land surface temperatures to grow more rapidly than sea surface temperatures.[132] The Northern Hemisphere, having a larger landmass-to-ocean ratio than the Southern Hemisphere, shows greater average temperature increases.[134] Variations across different latitude bands also reflect this divergence in average temperature increase, with the temperature increase of northern extratropics exceeding that of the tropics, which in turn exceeds that of the southern extratropics.[135]

Upper regions of the atmosphere have been cooling contemporaneously with a warming in the lower atmosphere, confirming the action of the greenhouse effect and ozone depletion.[136]

Observed regional climatic variations confirm predictions concerning ongoing changes, for example, by contrasting (smoother) year-to-year global variations with (more volatile) year-to-year variations in localized regions.[137] Conversely, comparing different regions' warming patterns to their respective historical variabilities, allows the raw magnitudes of temperature changes to be placed in the perspective of what is normal variability for each region.[139]

Regional variability observations permit study of regionalized climate tipping points such as rainforest loss, ice sheet and sea ice melt, and permafrost thawing.[140] Such distinctions underlie research into a possible global cascade of tipping points.[140]

See also

Notes

  1. ^ America's Climate Choices: Panel on Advancing the Science of Climate Change; National Research Council (2010). Advancing the Science of Climate Change. Washington, D.C.: The National Academies Press. ISBN 978-0-309-14588-6. Archived from the original on 29 May 2014. (p1) ... there is a strong, credible body of evidence, based on multiple lines of research, documenting that climate is changing and that these changes are in large part caused by human activities. While much remains to be learned, the core phenomenon, scientific questions, and hypotheses have been examined thoroughly and have stood firm in the face of serious scientific debate and careful evaluation of alternative explanations. (pp. 21–22) Some scientific conclusions or theories have been so thoroughly examined and tested, and supported by so many independent observations and results, that their likelihood of subsequently being found to be wrong is vanishingly small. Such conclusions and theories are then regarded as settled facts. This is the case for the conclusions that the Earth system is warming and that much of this warming is very likely due to human activities.
  2. ^ Rohli & Vega 2018, p. 274.
  3. ^ "The United Nations Framework Convention on Climate Change". 21 March 1994. Archived from the original on 20 September 2022. Retrieved 9 October 2018. Climate change means a change of climate which is attributed directly or indirectly to human activity that alters the composition of the global atmosphere and which is in addition to natural climate variability observed over comparable time periods.
  4. ^ "What's in a Name? Global Warming vs. Climate Change". NASA. 5 December 2008. Archived from the original on 9 August 2010. Retrieved 23 July 2011.
  5. ^ a b Hulme, Mike (2016). "Concept of Climate Change, in: The International Encyclopedia of Geography". The International Encyclopedia of Geography. Wiley-Blackwell/Association of American Geographers (AAG): 1. Archived from the original on 29 September 2022. Retrieved 16 May 2016.
  6. ^ Hsiung, Jane (November 1985). "Estimates of Global Oceanic Meridional Heat Transport". Journal of Physical Oceanography. 15 (11): 1405–13. Bibcode:1985JPO....15.1405H. doi:10.1175/1520-0485(1985)015<1405:EOGOMH>2.0.CO;2.
  7. ^ Vallis, Geoffrey K.; Farneti, Riccardo (October 2009). "Meridional energy transport in the coupled atmosphere–ocean system: scaling and numerical experiments". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 135 (644): 1643–60. Bibcode:2009QJRMS.135.1643V. doi:10.1002/qj.498. S2CID 122384001.
  8. ^ Trenberth, Kevin E.; et al. (2009). "Earth's Global Energy Budget". Bulletin of the American Meteorological Society. 90 (3): 311–23. Bibcode:2009BAMS...90..311T. doi:10.1175/2008BAMS2634.1.
  9. ^ Smith, Ralph C. (2013). Uncertainty Quantification: Theory, Implementation, and Applications. Computational Science and Engineering. Vol. 12. SIAM. p. 23. ISBN 978-1611973228.
  10. ^ Cronin 2010, pp. 17–18
  11. ^ "Mean Monthly Temperature Records Across the Globe / Timeseries of Global Land and Ocean Areas at Record Levels for October from 1951–2023". NCEI.NOAA.gov. National Centers for Environmental Information (NCEI) of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). November 2023. Archived from the original on 16 November 2023. (change "202310" in URL to see years other than 2023, and months other than 10=October)
  12. ^ Ruddiman 2008, pp. 261–62.
  13. ^ Hasselmann, K. (1976). "Stochastic climate models Part I. Theory". Tellus. 28 (6): 473–85. Bibcode:1976Tell...28..473H. doi:10.1111/j.2153-3490.1976.tb00696.x. ISSN 2153-3490.
  14. ^ Liu, Zhengyu (14 October 2011). "Dynamics of Interdecadal Climate Variability: A Historical Perspective". Journal of Climate. 25 (6): 1963–95. doi:10.1175/2011JCLI3980.1. ISSN 0894-8755. S2CID 53953041.
  15. ^ a b Ruddiman 2008, p. 262.
  16. ^ Benzi R, Parisi G, Sutera A, Vulpiani A (1982). "Stochastic resonance in climatic change". Tellus. 34 (1): 10–6. Bibcode:1982Tell...34...10B. doi:10.1111/j.2153-3490.1982.tb01787.x.
  17. ^ Brown, Patrick T.; Li, Wenhong; Cordero, Eugene C.; Mauget, Steven A. (21 April 2015). "Comparing the model-simulated global warming signal to observations using empirical estimates of unforced noise". Scientific Reports. 5 (1): 9957. Bibcode:2015NatSR...5E9957B. doi:10.1038/srep09957. ISSN 2045-2322. PMC 4404682. PMID 25898351.
  18. ^ Hasselmann, K. (1 December 1976). "Stochastic climate models Part I. Theory". Tellus. 28 (6): 473–85. Bibcode:1976Tell...28..473H. doi:10.1111/j.2153-3490.1976.tb00696.x. ISSN 2153-3490.
  19. ^ Meehl, Gerald A.; Hu, Aixue; Arblaster, Julie M.; Fasullo, John; Trenberth, Kevin E. (8 April 2013). "Externally Forced and Internally Generated Decadal Climate Variability Associated with the Interdecadal Pacific Oscillation". Journal of Climate. 26 (18): 7298–310. Bibcode:2013JCli...26.7298M. doi:10.1175/JCLI-D-12-00548.1. ISSN 0894-8755. OSTI 1565088. S2CID 16183172. Archived from the original on 11 March 2023. Retrieved 5 June 2020.
  20. ^ England, Matthew H.; McGregor, Shayne; Spence, Paul; Meehl, Gerald A.; Timmermann, Axel; Cai, Wenju; Gupta, Alex Sen; McPhaden, Michael J.; Purich, Ariaan (1 March 2014). "Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus". Nature Climate Change. 4 (3): 222–27. Bibcode:2014NatCC...4..222E. doi:10.1038/nclimate2106. ISSN 1758-678X.
  21. ^ Brown, Patrick T.; Li, Wenhong; Li, Laifang; Ming, Yi (28 July 2014). "Top-of-atmosphere radiative contribution to unforced decadal global temperature variability in climate models". Geophysical Research Letters. 41 (14): 2014GL060625. Bibcode:2014GeoRL..41.5175B. doi:10.1002/2014GL060625. hdl:10161/9167. ISSN 1944-8007. S2CID 16933795.
  22. ^ Palmer, M. D.; McNeall, D. J. (1 January 2014). "Internal variability of Earth's energy budget simulated by CMIP5 climate models". Environmental Research Letters. 9 (3): 034016. Bibcode:2014ERL.....9c4016P. doi:10.1088/1748-9326/9/3/034016. ISSN 1748-9326.
  23. ^ "El Niño & Other Oscillations". Woods Hole Oceanographic Institution. Archived from the original on 6 April 2019. Retrieved 6 April 2019.
  24. ^ Wang, Chunzai (2018). "A review of ENSO theories". National Science Review. 5 (6): 813–825. doi:10.1093/nsr/nwy104. ISSN 2095-5138.
  25. ^ Climate Prediction Center (19 December 2005). "ENSO FAQ: How often do El Niño and La Niña typically occur?". National Centers for Environmental Prediction. Archived from the original on 27 August 2009. Retrieved 26 July 2009.
  26. ^ Kevin Krajick. "Part of the Pacific Ocean Is Not Warming as Expected. Why". Columbia University Lamont-Doherty Earth Observatory. Archived from the original on 5 March 2023. Retrieved 2 November 2022.
  27. ^ Aristos Georgiou (26 June 2019). "Mystery Stretch of the Pacific Ocean Is Not Warming Like the Rest of the World's Waters". Newsweek. Archived from the original on 25 February 2023. Retrieved 2 November 2022.
  28. ^ "What is the MJO, and why do we care?". NOAA Climate.gov. Archived from the original on 15 March 2023. Retrieved 6 April 2019.
  29. ^ National Center for Atmospheric Research. Climate Analysis Section. Archived 22 June 2006 at the Wayback Machine Retrieved on 7 June 2007.
  30. ^ Baldwin, M. P.; Gray, L. J.; Dunkerton, T. J.; Hamilton, K.; Haynes, P. H.; Randel, W. J.; Holton, J. R.; Alexander, M. J.; Hirota, I. (2001). "The quasi-biennial oscillation". Reviews of Geophysics. 39 (2): 179–229. Bibcode:2001RvGeo..39..179B. doi:10.1029/1999RG000073. S2CID 16727059.
  31. ^ Newman, Matthew; Alexander, Michael A.; Ault, Toby R.; Cobb, Kim M.; Deser, Clara; Di Lorenzo, Emanuele; Mantua, Nathan J.; Miller, Arthur J.; Minobe, Shoshiro (2016). "The Pacific Decadal Oscillation, Revisited". Journal of Climate. 29 (12): 4399–4427. Bibcode:2016JCli...29.4399N. doi:10.1175/JCLI-D-15-0508.1. ISSN 0894-8755. S2CID 4824093.
  32. ^ "Interdecadal Pacific Oscillation". NIWA. 19 January 2016. Archived from the original on 17 March 2023. Retrieved 6 April 2019.
  33. ^ Kuijpers, Antoon; Bo Holm Jacobsen; Seidenkrantz, Marit-Solveig; Knudsen, Mads Faurschou (2011). "Tracking the Atlantic Multidecadal Oscillation through the last 8,000 years". Nature Communications. 2 (1): 178–. Bibcode:2011NatCo...2..178K. doi:10.1038/ncomms1186. ISSN 2041-1723. PMC 3105344. PMID 21285956.
  34. ^ Skonieczny, C. (2 January 2019). "Monsoon-driven Saharan dust variability over the past 240,000 years". Science Advances. 5 (1): eaav1887. Bibcode:2019SciA....5.1887S. doi:10.1126/sciadv.aav1887. PMC 6314818. PMID 30613782.
  35. ^ Thompson, David. "Annular Modes – Introduction". Archived from the original on 18 March 2023. Retrieved 11 February 2020.
  36. ^ Burroughs 2001, pp. 207–08.
  37. ^ Spracklen, D. V.; Bonn, B.; Carslaw, K. S. (2008). "Boreal forests, aerosols and the impacts on clouds and climate". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 366 (1885): 4613–26. Bibcode:2008RSPTA.366.4613S. doi:10.1098/rsta.2008.0201. PMID 18826917. S2CID 206156442.
  38. ^ Christner, B. C.; Morris, C. E.; Foreman, C. M.; Cai, R.; Sands, D. C. (2008). "Ubiquity of Biological Ice Nucleators in Snowfall" (PDF). Science. 319 (5867): 1214. Bibcode:2008Sci...319.1214C. doi:10.1126/science.1149757. PMID 18309078. S2CID 39398426. Archived (PDF) from the original on 5 March 2020.
  39. ^ Schwartzman, David W.; Volk, Tyler (1989). "Biotic enhancement of weathering and the habitability of Earth". Nature. 340 (6233): 457–60. Bibcode:1989Natur.340..457S. doi:10.1038/340457a0. S2CID 4314648.
  40. ^ Kopp, R.E.; Kirschvink, J.L.; Hilburn, I.A.; Nash, C.Z. (2005). "The Paleoproterozoic snowball Earth: A climate disaster triggered by the evolution of oxygenic photosynthesis". Proceedings of the National Academy of Sciences. 102 (32): 11131–36. Bibcode:2005PNAS..10211131K. doi:10.1073/pnas.0504878102. PMC 1183582. PMID 16061801.
  41. ^ Kasting, J.F.; Siefert, JL (2002). "Life and the Evolution of Earth's Atmosphere". Science. 296 (5570): 1066–68. Bibcode:2002Sci...296.1066K. doi:10.1126/science.1071184. PMID 12004117. S2CID 37190778.
  42. ^ Mora, C.I.; Driese, S.G.; Colarusso, L. A. (1996). "Middle to Late Paleozoic Atmospheric CO2 Levels from Soil Carbonate and Organic Matter". Science. 271 (5252): 1105–07. Bibcode:1996Sci...271.1105M. doi:10.1126/science.271.5252.1105. S2CID 128479221.
  43. ^ Berner, R.A. (1999). "Atmospheric oxygen over Phanerozoic time". Proceedings of the National Academy of Sciences. 96 (20): 10955–57. Bibcode:1999PNAS...9610955B. doi:10.1073/pnas.96.20.10955. PMC 34224. PMID 10500106.
  44. ^ Bains, Santo; Norris, Richard D.; Corfield, Richard M.; Faul, Kristina L. (2000). "Termination of global warmth at the Palaeocene/Eocene boundary through productivity feedback". Nature. 407 (6801): 171–74. Bibcode:2000Natur.407..171B. doi:10.1038/35025035. PMID 11001051. S2CID 4419536.
  45. ^ Zachos, J.C.; Dickens, G.R. (2000). "An assessment of the biogeochemical feedback response to the climatic and chemical perturbations of the LPTM". GFF. 122 (1): 188–89. Bibcode:2000GFF...122..188Z. doi:10.1080/11035890001221188. S2CID 129797785.
  46. ^ Speelman, E.N.; Van Kempen, M.M.L.; Barke, J.; Brinkhuis, H.; Reichart, G.J.; Smolders, A.J.P.; Roelofs, J.G.M.; Sangiorgi, F.; De Leeuw, J.W.; Lotter, A.F.; Sinninghe Damsté, J.S. (2009). "The Eocene Arctic Azolla bloom: Environmental conditions, productivity and carbon drawdown". Geobiology. 7 (2): 155–70. Bibcode:2009Gbio....7..155S. doi:10.1111/j.1472-4669.2009.00195.x. PMID 19323694. S2CID 13206343.
  47. ^ Brinkhuis, Henk; Schouten, Stefan; Collinson, Margaret E.; Sluijs, Appy; Sinninghe Damsté, Jaap S. Sinninghe; Dickens, Gerald R.; Huber, Matthew; Cronin, Thomas M.; Onodera, Jonaotaro; Takahashi, Kozo; Bujak, Jonathan P.; Stein, Ruediger; Van Der Burgh, Johan; Eldrett, James S.; Harding, Ian C.; Lotter, André F.; Sangiorgi, Francesca; Van Konijnenburg-Van Cittert, Han van Konijnenburg-van; De Leeuw, Jan W.; Matthiessen, Jens; Backman, Jan; Moran, Kathryn; Expedition 302, Scientists (2006). "Episodic fresh surface waters in the Eocene Arctic Ocean". Nature. 441 (7093): 606–09. Bibcode:2006Natur.441..606B. doi:10.1038/nature04692. hdl:11250/174278. PMID 16752440. S2CID 4412107.{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  48. ^ Retallack, Gregory J. (2001). "Cenozoic Expansion of Grasslands and Climatic Cooling". The Journal of Geology. 109 (4): 407–26. Bibcode:2001JG....109..407R. doi:10.1086/320791. S2CID 15560105.
  49. ^ Dutton, Jan F.; Barron, Eric J. (1997). "Miocene to present vegetation changes: A possible piece of the Cenozoic cooling puzzle". Geology. 25 (1): 39. Bibcode:1997Geo....25...39D. doi:10.1130/0091-7613(1997)025<0039:MTPVCA>2.3.CO;2.
  50. ^ Cronin 2010, p. 17
  51. ^ "3. Are human activities causing climate change?". science.org.au. Australian Academy of Science. Archived from the original on 8 May 2019. Retrieved 12 August 2017.
  52. ^ Antoaneta Yotova, ed. (2009). "Anthropogenic Climate Influences". Climate Change, Human Systems and Policy Volume I. Eolss Publishers. ISBN 978-1-905839-02-5. Archived from the original on 4 April 2023. Retrieved 16 August 2020.
  53. ^ Steinfeld, H.; P. Gerber; T. Wassenaar; V. Castel; M. Rosales; C. de Haan (2006). Livestock's long shadow. Archived from the original on 26 July 2008. Retrieved 21 July 2009.
  54. ^ The Editorial Board (28 November 2015). "What the Paris Climate Meeting Must Do". The New York Times. Archived from the original on 29 November 2015. Retrieved 28 November 2015.
  55. ^ "Volcanic Gases and Their Effects". U.S. Department of the Interior. 10 January 2006. Archived from the original on 1 August 2013. Retrieved 21 January 2008.
  56. ^ "Human Activities Emit Way More Carbon Dioxide Than Do Volcanoes". American Geophysical Union. 14 June 2011. Archived from the original on 9 May 2013. Retrieved 20 June 2011.
  57. ^ a b "Milankovitch Cycles and Glaciation". University of Montana. Archived from the original on 16 July 2011. Retrieved 2 April 2009.
  58. ^ Gale, Andrew S. (1989). "A Milankovitch scale for Cenomanian time". Terra Nova. 1 (5): 420–25. Bibcode:1989TeNov...1..420G. doi:10.1111/j.1365-3121.1989.tb00403.x.
  59. ^ "Same forces as today caused climate changes 1.4 billion years ago". sdu.dk. University of Denmark. Archived from the original on 12 March 2015.
  60. ^ a b van Nes, Egbert H.; Scheffer, Marten; Brovkin, Victor; Lenton, Timothy M.; Ye, Hao; Deyle, Ethan; Sugihara, George (2015). "Causal feedbacks in climate change". Nature Climate Change. 5 (5): 445–48. Bibcode:2015NatCC...5..445V. doi:10.1038/nclimate2568. ISSN 1758-6798.
  61. ^ Box 6.2: What Caused the Low Atmospheric Carbon Dioxide Concentrations During Glacial Times? Archived 8 January 2023 at the Wayback Machine in IPCC AR4 WG1 2007 .
  62. ^ a b Rohli & Vega 2018, p. 296.
  63. ^ Willson, Richard C.; Hudson, Hugh S. (1991). "The Sun's luminosity over a complete solar cycle". Nature. 351 (6321): 42–44. Bibcode:1991Natur.351...42W. doi:10.1038/351042a0. S2CID 4273483.
  64. ^ Turner, T. Edward; Swindles, Graeme T.; Charman, Dan J.; Langdon, Peter G.; Morris, Paul J.; Booth, Robert K.; Parry, Lauren E.; Nichols, Jonathan E. (5 April 2016). "Solar cycles or random processes? Evaluating solar variability in Holocene climate records". Scientific Reports. 6 (1): 23961. doi:10.1038/srep23961. ISSN 2045-2322. PMC 4820721. PMID 27045989.
  65. ^ Ribas, Ignasi (February 2010). The Sun and stars as the primary energy input in planetary atmospheres. IAU Symposium 264 'Solar and Stellar Variability – Impact on Earth and Planets'. Proceedings of the International Astronomical Union. Vol. 264. pp. 3–18. arXiv:0911.4872. Bibcode:2010IAUS..264....3R. doi:10.1017/S1743921309992298.
  66. ^ a b Marty, B. (2006). "Water in the Early Earth". Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 62 (1): 421–450. Bibcode:2006RvMG...62..421M. doi:10.2138/rmg.2006.62.18.
  67. ^ Watson, E.B.; Harrison, TM (2005). "Zircon Thermometer Reveals Minimum Melting Conditions on Earliest Earth". Science. 308 (5723): 841–44. Bibcode:2005Sci...308..841W. doi:10.1126/science.1110873. PMID 15879213. S2CID 11114317.
  68. ^ Hagemann, Steffen G.; Gebre-Mariam, Musie; Groves, David I. (1994). "Surface-water influx in shallow-level Archean lode-gold deposits in Western, Australia". Geology. 22 (12): 1067. Bibcode:1994Geo....22.1067H. doi:10.1130/0091-7613(1994)022<1067:SWIISL>2.3.CO;2.
  69. ^ Sagan, C.; G. Mullen (1972). "Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures". Science. 177 (4043): 52–6. Bibcode:1972Sci...177...52S. doi:10.1126/science.177.4043.52. PMID 17756316. S2CID 12566286. Archived from the original on 9 August 2010. Retrieved 30 January 2009.
  70. ^ Sagan, C.; Chyba, C (1997). "The Early Faint Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases". Science. 276 (5316): 1217–21. Bibcode:1997Sci...276.1217S. doi:10.1126/science.276.5316.1217. PMID 11536805.
  71. ^ Schröder, K.-P.; Connon Smith, Robert (2008), "Distant future of the Sun and Earth revisited", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 386 (1): 155–63, arXiv:0801.4031, Bibcode:2008MNRAS.386..155S, doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, S2CID 10073988
  72. ^ a b Miles, M.G.; Grainger, R.G.; Highwood, E.J. (2004). "The significance of volcanic eruption strength and frequency for climate". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 130 (602): 2361–76. Bibcode:2004QJRMS.130.2361M. doi:10.1256/qj.03.60. S2CID 53005926.
  73. ^ "Volcanic Gases and Climate Change Overview". usgs.gov. USGS. Archived from the original on 29 July 2014. Retrieved 31 July 2014.
  74. ^ Annexes Archived 6 July 2019 at the Wayback Machine, in IPCC AR4 SYR 2008, p. 58.
  75. ^ Diggles, Michael (28 February 2005). "The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines". U.S. Geological Survey Fact Sheet 113-97. United States Geological Survey. Archived from the original on 25 August 2013. Retrieved 8 October 2009.
  76. ^ Diggles, Michael. "The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines". usgs.gov. Archived from the original on 25 August 2013. Retrieved 31 July 2014.
  77. ^ Oppenheimer, Clive (2003). "Climatic, environmental and human consequences of the largest known historic eruption: Tambora volcano (Indonesia) 1815". Progress in Physical Geography. 27 (2): 230–59. Bibcode:2003PrPG...27..230O. doi:10.1191/0309133303pp379ra. S2CID 131663534.
  78. ^ Black, Benjamin A.; Gibson, Sally A. (2019). "Deep Carbon and the Life Cycle of Large Igneous Provinces". Elements. 15 (5): 319–324. Bibcode:2019Eleme..15..319B. doi:10.2138/gselements.15.5.319.
  79. ^ Wignall, P (2001). "Large igneous provinces and mass extinctions". Earth-Science Reviews. 53 (1): 1–33. Bibcode:2001ESRv...53....1W. doi:10.1016/S0012-8252(00)00037-4.
  80. ^ Graf, H.-F.; Feichter, J.; Langmann, B. (1997). "Volcanic sulphur emissions: Estimates of source strength and its contribution to the global sulphate distribution". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 102 (D9): 10727–38. Bibcode:1997JGR...10210727G. doi:10.1029/96JD03265. hdl:21.11116/0000-0003-2CBB-A.
  81. ^ Forest, C.E.; Wolfe, J.A.; Molnar, P.; Emanuel, K.A. (1999). "Paleoaltimetry incorporating atmospheric physics and botanical estimates of paleoclimate". Geological Society of America Bulletin. 111 (4): 497–511. Bibcode:1999GSAB..111..497F. doi:10.1130/0016-7606(1999)111<0497:PIAPAB>2.3.CO;2. hdl:1721.1/10809.
  82. ^ "Panama: Isthmus that Changed the World". NASA Earth Observatory. Archived from the original on 2 August 2007. Retrieved 1 July 2008.
  83. ^ Haug, Gerald H.; Keigwin, Lloyd D. (22 March 2004). "How the Isthmus of Panama Put Ice in the Arctic". Oceanus. 42 (2). Woods Hole Oceanographic Institution. Archived from the original on 5 October 2018. Retrieved 1 October 2013.
  84. ^ Bruckschen, Peter; Oesmanna, Susanne; Veizer, Ján (30 September 1999). "Isotope stratigraphy of the European Carboniferous: proxy signals for ocean chemistry, climate and tectonics". Chemical Geology. 161 (1–3): 127–63. Bibcode:1999ChGeo.161..127B. doi:10.1016/S0009-2541(99)00084-4.
  85. ^ Parrish, Judith T. (1993). "Climate of the Supercontinent Pangea". The Journal of Geology. 101 (2). The University of Chicago Press: 215–33. Bibcode:1993JG....101..215P. doi:10.1086/648217. JSTOR 30081148. S2CID 128757269.
  86. ^ Hausfather, Zeke (18 August 2017). "Explainer: Why the sun is not responsible for recent climate change". Carbon Brief. Archived from the original on 17 March 2023. Retrieved 5 September 2019.
  87. ^ Pierce, J. R. (2017). "Cosmic rays, aerosols, clouds, and climate: Recent findings from the CLOUD experiment". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 122 (15): 8051–55. Bibcode:2017JGRD..122.8051P. doi:10.1002/2017JD027475. ISSN 2169-8996. S2CID 125580175.
  88. ^ Brugger, Julia; Feulner, Georg; Petri, Stefan (April 2017), "Severe environmental effects of Chicxulub impact imply key role in end-Cretaceous mass extinction", 19th EGU General Assembly, EGU2017, proceedings from the conference, 23–28 April 2017, vol. 19, Vienna, Austria, p. 17167, Bibcode:2017EGUGA..1917167B.{{citation}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  89. ^ Burroughs 2001, p. 232.
  90. ^ Hadlington, Simon 9 (May 2013). "Mineral dust plays key role in cloud formation and chemistry". Chemistry World. Archived from the original on 24 October 2022. Retrieved 5 September 2019.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  91. ^ Mahowald, Natalie; Albani, Samuel; Kok, Jasper F.; Engelstaeder, Sebastian; Scanza, Rachel; Ward, Daniel S.; Flanner, Mark G. (1 December 2014). "The size distribution of desert dust aerosols and its impact on the Earth system". Aeolian Research. 15: 53–71. Bibcode:2014AeoRe..15...53M. doi:10.1016/j.aeolia.2013.09.002. ISSN 1875-9637.
  92. ^ New, M.; Todd, M.; Hulme, M; Jones, P. (December 2001). "Review: Precipitation measurements and trends in the twentieth century". International Journal of Climatology. 21 (15): 1889–922. Bibcode:2001IJCli..21.1889N. doi:10.1002/joc.680. S2CID 56212756.
  93. ^ a b Demenocal, P.B. (2001). "Cultural Responses to Climate Change During the Late Holocene" (PDF). Science. 292 (5517): 667–73. Bibcode:2001Sci...292..667D. doi:10.1126/science.1059827. PMID 11303088. S2CID 18642937. Archived from the original (PDF) on 17 December 2008. Retrieved 28 August 2015.
  94. ^ Sindbaek, S.M. (2007). "Networks and nodal points: the emergence of towns in early Viking Age Scandinavia". Antiquity. 81 (311): 119–32. doi:10.1017/s0003598x00094886.
  95. ^ Dominic, F.; Burns, S.J.; Neff, U.; Mudulsee, M.; Mangina, A; Matter, A. (April 2004). "Palaeoclimatic interpretation of high-resolution oxygen isotope profiles derived from annually laminated speleothems from Southern Oman". Quaternary Science Reviews. 23 (7–8): 935–45. Bibcode:2004QSRv...23..935F. doi:10.1016/j.quascirev.2003.06.019.
  96. ^ Hughes, Malcolm K.; Swetnam, Thomas W.; Diaz, Henry F., eds. (2010). Dendroclimatology: progress and prospect. Developments in Paleoenvironmental Research. Vol. 11. New York: Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4020-4010-8.
  97. ^ Langdon, P.G.; Barber, K.E.; Lomas-Clarke, S.H.; Lomas-Clarke, S.H. (August 2004). "Reconstructing climate and environmental change in northern England through chironomid and pollen analyses: evidence from Talkin Tarn, Cumbria". Journal of Paleolimnology. 32 (2): 197–213. Bibcode:2004JPall..32..197L. doi:10.1023/B:JOPL.0000029433.85764.a5. S2CID 128561705.
  98. ^ Birks, H.H. (March 2003). "The importance of plant macrofossils in the reconstruction of Lateglacial vegetation and climate: examples from Scotland, western Norway, and Minnesota, US" (PDF). Quaternary Science Reviews. 22 (5–7): 453–73. Bibcode:2003QSRv...22..453B. doi:10.1016/S0277-3791(02)00248-2. hdl:1956/387. Archived from the original (PDF) on 11 June 2007. Retrieved 20 April 2018.
  99. ^ Miyoshi, N; Fujiki, Toshiyuki; Morita, Yoshimune (1999). "Palynology of a 250-m core from Lake Biwa: a 430,000-year record of glacial–interglacial vegetation change in Japan". Review of Palaeobotany and Palynology. 104 (3–4): 267–83. Bibcode:1999RPaPa.104..267M. doi:10.1016/S0034-6667(98)00058-X.
  100. ^ Prentice, I. Colin; Bartlein, Patrick J; Webb, Thompson (1991). "Vegetation and Climate Change in Eastern North America Since the Last Glacial Maximum". Ecology. 72 (6): 2038–56. Bibcode:1991Ecol...72.2038P. doi:10.2307/1941558. JSTOR 1941558.
  101. ^ Coope, G.R.; Lemdahl, G.; Lowe, J.J.; Walkling, A. (4 May 1999). "Temperature gradients in northern Europe during the last glacial – Holocene transition (14–9 14 C kyr BP) interpreted from coleopteran assemblages". Journal of Quaternary Science. 13 (5): 419–33. Bibcode:1998JQS....13..419C. doi:10.1002/(SICI)1099-1417(1998090)13:5<419::AID-JQS410>3.0.CO;2-D.
  102. ^ a b c Adams, J.M.; Faure, H., eds. (1997). "Global land environments since the last interglacial". Tennessee: Oak Ridge National Laboratory. Archived from the original on 16 January 2008. QEN members.
  103. ^ Swann, Abigail L. S. (1 June 2018). "Plants and Drought in a Changing Climate". Current Climate Change Reports. 4 (2): 192–201. Bibcode:2018CCCR....4..192S. doi:10.1007/s40641-018-0097-y. ISSN 2198-6061.
  104. ^ Ainsworth, E. A.; Lemonnier, P.; Wedow, J. M. (January 2020). Tausz-Posch, S. (ed.). "The influence of rising tropospheric carbon dioxide and ozone on plant productivity". Plant Biology. 22 (S1): 5–11. Bibcode:2020PlBio..22S...5A. doi:10.1111/plb.12973. ISSN 1435-8603. PMC 6916594. PMID 30734441.
  105. ^ Ochoa-Hueso, R; Delgado-Baquerizo, N; King, PTA; Benham, M; Arca, V; Power, SA (2019). "Ecosystem type and resource quality are more important than global change drivers in regulating early stages of litter decomposition". Soil Biology and Biochemistry. 129: 144–52. Bibcode:2019SBiBi.129..144O. doi:10.1016/j.soilbio.2018.11.009. hdl:10261/336676. S2CID 92606851.
  106. ^ Kinver, Mark (15 November 2011). "UK trees' fruit ripening '18 days earlier'". Bbc.co.uk. Archived from the original on 17 March 2023. Retrieved 1 November 2012.
  107. ^ a b Sahney, S.; Benton, M.J.; Falcon-Lang, H.J. (2010). "Rainforest collapse triggered Pennsylvanian tetrapod diversification in Euramerica" (PDF). Geology. 38 (12): 1079–82. Bibcode:2010Geo....38.1079S. doi:10.1130/G31182.1. Archived from the original on 17 March 2023. Retrieved 27 November 2013.
  108. ^ Bachelet, D.; Neilson, R.; Lenihan, J. M.; Drapek, R.J. (2001). "Climate Change Effects on Vegetation Distribution and Carbon Budget in the United States". Ecosystems. 4 (3): 164–85. Bibcode:2001Ecosy...4..164B. doi:10.1007/s10021-001-0002-7. S2CID 15526358.
  109. ^ Ridolfi, Luca; D'Odorico, P.; Porporato, A.; Rodriguez-Iturbe, I. (27 July 2000). "Impact of climate variability on the vegetation water stress". Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 105 (D14): 18013–18025. Bibcode:2000JGR...10518013R. doi:10.1029/2000JD900206. ISSN 0148-0227.
  110. ^ Burroughs 2007, p. 273.
  111. ^ Millington, Rebecca; Cox, Peter M.; Moore, Jonathan R.; Yvon-Durocher, Gabriel (10 May 2019). "Modelling ecosystem adaptation and dangerous rates of global warming". Emerging Topics in Life Sciences. 3 (2): 221–31. doi:10.1042/ETLS20180113. hdl:10871/36988. ISSN 2397-8554. PMID 33523155. S2CID 150221323.
  112. ^ Burroughs 2007, p. 267.
  113. ^ Seiz, G.; N. Foppa (2007). The activities of the World Glacier Monitoring Service (WGMS) (PDF) (Report). Archived from the original (PDF) on 25 March 2009. Retrieved 21 June 2009.
  114. ^ "International Stratigraphic Chart". International Commission on Stratigraphy. 2008. Archived from the original on 15 October 2011. Retrieved 3 October 2011.
  115. ^ Burroughs 2007, p. 279.
  116. ^ Hansen, James. "Science Briefs: Earth's Climate History". NASA GISS. Archived from the original on 24 July 2011. Retrieved 25 April 2013.
  117. ^ Belt, Simon T.; Cabedo-Sanz, Patricia; Smik, Lukas; et al. (2015). "Identification of paleo Arctic winter sea ice limits and the marginal ice zone: Optimised biomarker-based reconstructions of late Quaternary Arctic sea ice". Earth and Planetary Science Letters. 431: 127–39. Bibcode:2015E&PSL.431..127B. doi:10.1016/j.epsl.2015.09.020. hdl:10026.1/4335. ISSN 0012-821X.
  118. ^ Warren, Stephen G.; Voigt, Aiko; Tziperman, Eli; et al. (1 November 2017). "Snowball Earth climate dynamics and Cryogenian geology-geobiology". Science Advances. 3 (11): e1600983. Bibcode:2017SciA....3E0983H. doi:10.1126/sciadv.1600983. ISSN 2375-2548. PMC 5677351. PMID 29134193.
  119. ^ Caballero, R.; Huber, M. (2013). "State-dependent climate sensitivity in past warm climates and its implications for future climate projections". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (35): 14162–67. Bibcode:2013PNAS..11014162C. doi:10.1073/pnas.1303365110. ISSN 0027-8424. PMC 3761583. PMID 23918397.
  120. ^ Hansen James; Sato Makiko; Russell Gary; Kharecha Pushker (2013). "Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 371 (2001): 20120294. arXiv:1211.4846. Bibcode:2013RSPTA.37120294H. doi:10.1098/rsta.2012.0294. PMC 3785813. PMID 24043864.
  121. ^ a b McInherney, F.A..; Wing, S. (2011). "A perturbation of carbon cycle, climate, and biosphere with implications for the future". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 39 (1): 489–516. Bibcode:2011AREPS..39..489M. doi:10.1146/annurev-earth-040610-133431. Archived from the original on 14 September 2016. Retrieved 26 October 2019.
  122. ^ Westerhold, T..; Röhl, U.; Raffi, I.; Fornaciari, E.; Monechi, S.; Reale, V.; Bowles, J.; Evans, H. F. (2008). "Astronomical calibration of the Paleocene time" (PDF). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 257 (4): 377–403. Bibcode:2008PPP...257..377W. doi:10.1016/j.palaeo.2007.09.016. Archived (PDF) from the original on 9 August 2017.
  123. ^ Burroughs 2007, pp. 190–91.
  124. ^ Ivany, Linda C.; Pietsch, Carlie; Handley, John C.; Lockwood, Rowan; Allmon, Warren D.; Sessa, Jocelyn A. (1 September 2018). "Little lasting impact of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum on shallow marine molluscan faunas". Science Advances. 4 (9): eaat5528. Bibcode:2018SciA....4.5528I. doi:10.1126/sciadv.aat5528. ISSN 2375-2548. PMC 6124918. PMID 30191179.
  125. ^ Haerter, Jan O.; Moseley, Christopher; Berg, Peter (2013). "Strong increase in convective precipitation in response to higher temperatures". Nature Geoscience. 6 (3): 181–85. Bibcode:2013NatGe...6..181B. doi:10.1038/ngeo1731. ISSN 1752-0908.
  126. ^ Kaufman, Darrell; McKay, Nicholas; Routson, Cody; Erb, Michael; Dätwyler, Christoph; Sommer, Philipp S.; Heiri, Oliver; Davis, Basil (30 June 2020). "Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach". Scientific Data. 7 (1): 201. Bibcode:2020NatSD...7..201K. doi:10.1038/s41597-020-0530-7. ISSN 2052-4463. PMC 7327079. PMID 32606396.
  127. ^ Zemp, M.; I.Roer; A.Kääb; M.Hoelzle; F.Paul; W. Haeberli (2008). United Nations Environment Programme – Global Glacier Changes: facts and figures (PDF) (Report). Archived from the original (PDF) on 25 March 2009. Retrieved 21 June 2009.
  128. ^ EPA, OA, US (July 2016). "Climate Change Indicators: Glaciers". US EPA. Archived from the original on 29 September 2019. Retrieved 26 January 2018.
  129. ^ "Land ice – NASA Global Climate Change". Archived from the original on 23 February 2017. Retrieved 10 December 2017.
  130. ^ Shaftel, Holly (ed.). "Climate Change: How do we know?". NASA Global Climate Change. Earth Science Communications Team at NASA's Jet Propulsion Laboratory. Archived from the original on 18 December 2019. Retrieved 16 December 2017.
  131. ^ "GISS Surface Temperature Analysis (v4) / Annual Mean Temperature Change over Land and over Ocean". NASA GISS. Archived from the original on 16 April 2020.
  132. ^ a b Harvey, Chelsea (1 November 2018). "The Oceans Are Heating Up Faster Than Expected". Scientific American. Archived from the original on 3 March 2020. Data from NASA GISS.
  133. ^ "GISS Surface Temperature Analysis (v4) / Annual Mean Temperature Change for Hemispheres". NASA GISS. Archived from the original on 16 April 2020.
  134. ^ a b Freedman, Andrew (9 April 2013). "In Warming, Northern Hemisphere is Outpacing the South". Climate Central. Archived from the original on 31 October 2019.
  135. ^ a b "GISS Surface Temperature Analysis (v4) / Temperature Change for Three Latitude Bands". NASA GISS. Archived from the original on 16 April 2020.
  136. ^ a b Hawkins, Ed (12 September 2019). "Atmospheric temperature trends". Climate Lab Book. Archived from the original on 12 September 2019. (Higher-altitude cooling differences attributed to ozone depletion and greenhouse gas increases; spikes occurred with volcanic eruptions of 1982–83 (El Chichón) and 1991–92 (Pinatubo).)
  137. ^ a b Meduna, Veronika (17 September 2018). "The climate visualisations that leave no room for doubt or denial". The Spinoff. New Zealand. Archived from the original on 17 May 2019.
  138. ^ "Climate at a Glance / Global Time Series". NCDC / NOAA. Archived from the original on 23 February 2020.
  139. ^ a b Hawkins, Ed (10 March 2020). "From the familiar to the unknown". Climate Lab Book (professional blog). Archived from the original on 23 April 2020. (Direct link to image; Hawkins credits Berkeley Earth for data.) "The emergence of observed temperature changes over both land and ocean is clearest in tropical regions, in contrast to the regions of largest change which are in the northern extra-tropics. As an illustration, northern America has warmed more than tropical America, but the changes in the tropics are more apparent and have more clearly emerged from the range of historical variability. The year-to-year variations in the higher latitudes have made it harder to distinguish the long-term changes."
  140. ^ a b Lenton, Timothy M.; Rockström, Johan; Gaffney, Owen; Rahmstorf, Stefan; Richardson, Katherine; Steffen, Will; Schellnhuber, Hans Joachim (27 November 2019). "Climate tipping points – too risky to bet against". Nature. 575 (7784): 592–595. Bibcode:2019Natur.575..592L. doi:10.1038/d41586-019-03595-0. hdl:10871/40141. PMID 31776487. Correction dated 9 April 2020

References

External links