Vår framtid på jorden kan också vara vårt förflutna. I en studie publicerad måndagen (10 december, 2018) i Proceedings of the National Academy of Sciences , forskare visar att människor vänder på en långsiktig kyltrend som går tillbaka minst 50 miljoner år. Och det har bara tagit två århundraden.

Till 2030, Jordens klimat förväntas likna det i mitten av Pliocen, går mer än 3 miljoner år tillbaka i geologisk tid. Utan minskningar av våra utsläpp av växthusgaser, vårt klimat år 2150 kan jämföras med den varma och mestadels isfria eocenen, en epok som präglade världen för 50 miljoner år sedan.

"Om vi ​​tänker på framtiden i termer av det förflutna, dit vi är på väg är okänt territorium för det mänskliga samhället, " säger studiens huvudförfattare, Kevin Burke, som utförde arbetet medan en doktorand i paleoekologen John "Jack" Williams labb, professor i geografi vid University of Wisconsin-Madison. "Vi går mot mycket dramatiska förändringar över en extremt snabb tidsram, vända en planetarisk kylningstrend inom några århundraden."

Alla arter på jorden hade idag en förfader som överlevde eocen och pliocen, men om människan och den flora och fauna vi känner till kan anpassa sig till dessa snabba förändringar återstår att se. Den accelererade förändringstakten verkar vara snabbare än något liv på planeten har upplevt tidigare.

Den nya studien bygger på arbete som Williams och kollegor publicerade först 2007, som jämförde framtida klimatprognoser med historiska klimatdata från tidigt 1900-tal. Den nya studien bygger på omfattande data om klimatförhållanden för att undersöka mycket djupare i jordens geologiska förflutna och utöka dessa jämförelser.

"Vi kan använda det förflutna som en måttstock för att förstå framtiden, som är så annorlunda från allt vi har upplevt under våra liv, " säger Williams. "Folk har svårt att projicera hur världen kommer att se ut om fem eller tio år från nu. Det här är ett verktyg för att förutsäga det – hur vi går längs dessa vägar, och använda djupa geologiska analoger från jordens historia för att tänka på förändringar i tid."

Under eocen, Jordens kontinenter packades tätare ihop och de globala temperaturerna var i genomsnitt 23,4 grader Fahrenheit (13 grader Celsius) varmare än de är idag. Dinosaurier hade nyligen dött ut och de första däggdjuren, som förfäders valar och hästar, spred sig över hela världen. Arktis var ockuperat av sumpiga skogar som de som finns idag i södra USA.

I pliocen, Nord- och Sydamerika anslöt sig tektoniskt, klimatet var torrt, landbroar tillät djur att sprida sig över kontinenter och Himalaya bildades. Temperaturerna var mellan 3,2 och 6,5 grader Fahrenheit (1,8 till 3,6 grader Celsius) varmare än de är idag.

För studien, Burke och Williams — tillsammans med kollegor vid University of Bristol, Columbia University, University of Leeds, NASA Goddard Institute for Space Studies och National Center for Atmospheric Research – undersökte likheterna mellan framtida klimatprognoser som framställts av den mellanstatliga panelen för klimatförändringens femte utvärderingsrapport och flera perioder av geologisk historia.

Dessa inkluderar den tidiga eocenen, mitten av Pliocene, the Last Interglacial (129 till 116 tusen år sedan), mitten av holocen (6, 000 år sedan), den förindustriella eran (före 1850 e.Kr.) och det tidiga 1900-talet.

De använde Representative Concentration Pathway 8.5 (RCP8.5), som representerar ett framtida klimatscenario där vi inte minskar utsläppen av växthusgaser, och RCP4.5, ett scenario där vi måttligt minskar utsläppen av växthusgaser, och klimatsimuleringar med tre olika men väletablerade modeller:Hadley Center Coupled Model version 3, Goddard Institute for Space Studies ModelE2-R och Community Climate System Model.

Även om de inte är utan sina brister, var och en av dessa modeller representerar de bästa tillgängliga data och toppmoderna tekniker.

Under båda scenarierna och för varje modell, jämfört med tidigare epoker, Jordens klimat liknade mest mitten av Pliocen år 2030 (under RCP8.5) eller 2040 (under RCP4.5). Under scenariot för stabilisering av växthusgaser i RCP4.5, klimatet stabiliseras sedan vid mitten av Pliocen-liknande förhållanden, men under de högre växthusgasutsläppen av RCP8.5, klimatet fortsätter att värmas tills det börjar likna eocen år 2100, uppnå eocenliknande förhållanden mer allmänt till 2150.

Modellerna visade att dessa djupgeologiska klimat dyker upp först från kontinenternas centrum och sedan expanderar utåt över tiden. Temperaturerna stiger, nederbörden ökar, istäcken smälter och klimatet blir tempererat nära jordens poler.

"Madison (Wisconsin) värmer upp mer än vad Seattle (Washington) gör, även om de är på samma breddgrad, " Williams förklarar. "När du läser att världen förväntas värmas upp med 3 grader Celsius detta århundrade, i Madison bör vi förvänta oss att ungefär fördubbla det globala genomsnittet."

Studien visade också att enligt RCP8.5, "nya" klimat uppstår över nästan 9 procent av planeten. Dessa är förhållanden som inte har känt geologiskt eller historiskt prejudikat och de koncentreras till östra och sydöstra Asien, norra Australien och kustnära Amerika.

"Baserat på observationsdata, vi håller koll på den höga delen av utsläppsscenarierna, men det är för tidigt att säga, " säger Burke. "Vi kan vara någonstans mellan RCP4.5 och RCP8.5, men om vi ökar våra insatser för att minska klimatpåverkan – som att byta till förnybar energi – kan vi komma närmare den låga delen."

För ungefär ett decennium sedan, Den svenska forskaren Johan Rockström och kollegor introducerade idén om "säkert operationsutrymme, " med hänvisning till de klimatförhållanden under vilka moderna jordbrukssamhällen utvecklades. Genom att jämföra med det djupa förflutna, Williams och Burke säger, vi kan bättre förstå de planetära gränserna och tröskelvärdena som avgränsar detta utrymme.

"Ju längre vi kommer från holocen, ju större potential vi flyttar från ett säkert driftutrymme, säger Williams, en fakultetsfilial med UW-Madison Nelson Institute Center for Climatic Research. "Under de ungefär 20 till 25 år jag har arbetat inom fältet, vi har gått från att förvänta oss klimatförändringar, för att upptäcka effekterna, och nu, vi ser att det orsakar skada. Folk dör, egendom skadas, vi ser intensifierade bränder och intensifierade stormar som kan hänföras till klimatförändringar. Det finns mer energi i klimatsystemet, som leder till mer intensiva händelser. "

I deras tidning, forskarna försöker hitta en balans mellan larm och optimism. Å ena sidan, Jorden är på väg in i det okända under våra barns och barnbarns liv. På den andra, livet har länge visat sig vara motståndskraftigt. Och, Williams säger, på många håll går vi bort från fossila bränslen mot mer hållbara och kolfria energikällor. Men mer behöver göras.

"Vi har sett stora saker hända i jordens historia - nya arter utvecklades, livet består och arterna överlever. Men många arter kommer att gå förlorade, och vi lever på denna planet, " säger Williams. "Det här är saker att bry sig om, så detta arbete pekar oss på hur vi kan använda vår historia och jordens historia för att förstå förändringar idag och hur vi bäst kan anpassa oss."