노르웨이 스발 바르에서 표류하는 빙원. 게티 이미지를 통한 Sven-Erik Arndt / Arterra / Universal Images 그룹

매년 북극해의 해빙은 1.44 월 중순에 저점으로 축소됩니다. 올해는 3.74 만 평방 마일 (XNUMX 만 평방 킬로미터)에 불과합니다. 두 번째로 낮은 값 인공위성이 측정을 시작한 지 42 년 만에 오늘 얼음은 50 년 전에 해당 지역의 40 % 늦여름에.

올해의 최소 얼음 범위는 42 년을 제외하고 2012 년 된 위성 기록에서 가장 낮으며, 북극 얼음 덮개의 장기적인 하향 추세를 강화합니다. 지난 XNUMX 년 동안 평균적으로 여름 해빙이 감소했습니다. NSIDC

기후 변화에 관한 정부 간 패널이 보여 주듯이 대기의 이산화탄소 수준은 인류 역사상 어느 때보 다 높음. 마지막으로 대기 중 CO2 농도가 오늘 수준에 도달했을 때 약 412ppm – 3 백만년 전이었습니다. Pliocene Epoch 동안.

연구하는 지구 과학자로서 지구 기후의 진화 과 삶의 조건을 만드는 방법, 우리는 기후 변화가 지구를 어떻게 변화시킬 수 있는지에 대한 지표로 북극의 변화하는 조건을 봅니다. 지구 온실 가스 배출량이 계속 증가하면 지구를 해수면이 더 높고 기상 패턴이 바뀌고 조건이 변경된 Pliocene 상태로 되돌릴 수 있습니다. 자연 세계 과 인간 사회.

Pliocene 북극

우리는 퇴적물 코어를 분석 한 과학자 팀의 일원입니다. 엘 기긴 호수 2013 년 러시아 북동부에서 대기 중 이산화탄소 수준이 높은 북극의 기후를 이해했습니다. 이 핵에 보존 된 화석 꽃가루는 Pliocene Arctic이 현재 상태와 매우 다르다는 것을 보여줍니다.

오늘날 북극은 나무가없는 평원이며 툰드라 식물, 잔디, 사초 및 몇 가지 꽃 식물과 같은. 대조적으로 러시아 퇴적 핵에는 낙엽송, 가문비 나무, 전나무 및 독 당근과 같은 나무의 꽃가루. 이것은 아한대의 숲오늘날 러시아와 알래스카의 북극권에서 수백 마일 떨어진 남서쪽으로 끝나는, 한때 북극 러시아와 북미의 대부분을 가로 질러 북극해까지 도달했습니다.

북극은 Pliocene에서 훨씬 더 따뜻했기 때문에 그린란드 빙상은 존재하지 않았습니다. 그린란드의 산악 동부 해안을 따라있는 작은 빙하는 북극에서 일년 내내 얼음이있는 몇 안되는 곳 중 하나였습니다. Pliocene 지구에는 남극 대륙의 한쪽 끝에 만 얼음이 있었고 그 얼음은 덜 광범위하고 녹기에 더 취약 함.

바다가 더 따뜻했고 북반구에는 큰 빙상이 없었기 때문에 해수면은 오늘날보다 전 세계적으로 30 ~ 50 미터 더 높았습니다. 해안선은 현재 위치에서 멀리 내륙에있었습니다. 현재 캘리포니아의 센트럴 밸리, 플로리다 반도, 걸프만 지역은 모두 수중이었습니다. 뉴욕, 마이애미, 로스 앤젤레스, 휴스턴, 시애틀과 같은 주요 해안 도시가 서있는 땅도 마찬가지였습니다.

지금은 미국 서부 지역의 겨울이 더 따뜻해졌습니다. 이 지역의 물을 많이 공급합니다. 오늘날의 중서부와 대평원은 훨씬 더 따뜻하고 건조해서 그곳에서 옥수수 나 밀을 재배하는 것이 불가능했을 것입니다.

Pliocene에 왜 그렇게 많은 CO2가 있었습니까?

Pliocene 동안 CO2 농도는 어떻게 오늘날과 비슷한 수준에 도달 했습니까? 인간은 적어도 백만 년 동안 지구에 나타나지 않을 것이며 화석 연료의 사용은 훨씬 더 최근입니다. 그 대답은 지구상에서 일어난 일부 자연적 과정이 CO2를 대기로 방출하는 반면 다른 과정은 그것을 소비한다는 것입니다. 이러한 역학 관계를 균형있게 유지하고 지구의 기후를 제어하는 ​​주요 시스템은 자연적인 지구 온도 조절기이며 CO2와 화학적으로 반응 대기에서 꺼내십시오.

온실 효과는 표면 온도를 증가시키고 일부 지역에서는 강우량을 증가시킵니다. 이것들은 함께 규산염 암 풍화를 가속화합니다. 풍화가 빨라지면 대기에서 더 많은 CO2가 제거됩니다 (노란색 화살표). 온실 효과의 강도는 대기 CO2 수준에 의존합니다. Gretashum / Wikipedia

토양에서 특정 암석은 CO2를 소비하는 반응에서 지속적으로 새로운 물질로 분해됩니다. 이러한 반응은 기온과 강우량이 더 높을 때 가속화되는 경향이 있습니다. 대기 중 온실 가스 농도가 상승 할 때 발생하는 기후 조건과 정확히 일치합니다.

하지만이 온도 조절 장치에는 제어 기능이 내장되어 있습니다. CO2와 온도가 상승하고 암석 풍화가 가속화되면 대기에서 더 많은 CO2를 끌어옵니다. CO2가 떨어지기 시작하면 기온이 차가워지고 암석 풍화가 전 세계적으로 느려지고 CO2를 덜 배출합니다.

암석 풍화 반응은 토양에 새로 노출 된 미네랄 표면이 많이 포함 된 곳에서도 더 빨리 작동 할 수 있습니다. 예를 들면 침식이 심한 지역이나 지구의 지각 과정이 땅을 위로 밀어내어 가파른 경사를 가진 주요 산맥을 만드는 기간을 포함합니다.

암석 풍화 온도 조절기는 지질 학적으로 느린 속도로 작동합니다. 예를 들어, 약 65 천 2 백만년 전 공룡 시대 말기에 과학자들은 대기 중 CO2,000 수준이 4,000 ~ 50ppm 사이라고 추정합니다. Pliocene에서 자연적으로 약 400ppm으로 줄이는 데 XNUMX 천만 년이 넘게 걸렸습니다.

CO2 수준의 자연적인 변화가 매우 느리게 발생했기 때문에 지구 기후 시스템의 주기적 변화도 매우 느 렸습니다. 생태계는 변화하는 기후에 적응하고 조정하며 천천히 대응하는 데 수백만 년이 걸렸습니다.

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여름의 폭염은 북부 시베리아를 변화시키고 영구 동토층을 녹이고 대규모 산불을위한 조건을 만듭니다.

Pliocene과 같은 미래?

오늘날 인간의 활동은 대기에서 CO2를 끌어내는 자연적인 과정을 압도하고 있습니다. 1750 년 산업 시대의 새벽에 대기 CO2는 약 백만 분의 280. 인간이 200 천만년 전에 시작된 궤적을 완전히 뒤집고 지구를 수백만 년 동안 경험하지 못한 CO50 수준으로 되 돌리는 데는 불과 2 년이 걸렸습니다.

이러한 변화의 대부분은 제 2 차 세계 대전 이후로 발생했습니다. 현재 연간 3 ~ 1880ppm 증가가 일반적입니다. 이에 대응하여 지구는 빠른 속도로 온난화되고 있습니다. 대략 XNUMX 년 이후로 지구는 섭씨 1도 (화씨 2도) – 지구 역사의 지난 65 천 XNUMX 백만 년 동안 어떤 온난화 사건보다 몇 배나 빠릅니다.

북극에서는 반사되는 눈과 얼음의 손실로 인해이 온난화가 + 5C (9F)로 증폭되었습니다. 그 결과 여름철 북극 해빙 범위가 점점 낮아지고 있습니다. 과학자들은 북극이 여름에는 얼음이 전혀 없습니다. 향후 XNUMX 년 이내에

이것은 극심한 북극 온난화의 유일한 증거가 아닙니다. 과학자들은 극심한 여름 융해 율 그린란드 빙상을 가로 질러. XNUMX 월 초, 캐나다의 마지막 남은 빙붕 인 누나 부트 영토에 바다로 쓰러졌다. 의 일부 북극 시베리아 과 스발 바르북극해에있는 노르웨이 섬 그룹 인는 올 여름 기록적인 최고 기온에 도달했습니다.

이 행성이 Pliocene CO2 세계로 돌아 오면 해안 도시, 농업 밥통 지역 및 많은 지역 사회의 물 공급은 모두 근본적으로 다를 것입니다. 이 미래는 불가피하지 않습니다. 그러나이를 피하려면 화석 연료 사용을 줄이고 지구 온도 조절기를 낮추기위한 큰 조치가 필요합니다.

저자에 관하여

Julie Brigham-Grette, 지구과학 교수는 매사추세츠 애 머스트 대학 지구과학 부교수 인 Steve Petsch는 매사추세츠 애 머스트 대학

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