Mauna Loa-observatoriet i Hawai'i registrerade nyligen den högsta koncentrationen av koldioxid, eller CO ₂ , nivåer i mänsklighetens historia. Faktiskt, förra gången CO ₂ nivåerna översteg 400 delar per miljon var under pliocen, en geologisk epok för mellan två och fem miljoner år sedan, när haven steg 50 fot högre och små iskappor knappt klamrade sig fast vid polerna.

"Pliocen var inte en värld som människor och våra förfäder var en del av, "sade docent i geovetenskap vid University of Arizona, Jessica Tierney." Vi har precis börjat utvecklas i slutet av det. "

Nu när vi har nått 415 delar per miljon CO ₂ , Tierney tror att pliocen kan användas för att förstå klimatförändringarna i en mycket nära framtid. Tidigare studier försökte detta, men en gnagande diskrepans mellan klimatmodeller och fossildata från den delen av jordens historia förvirrade alla potentiella insikter.

En ny studie, publiceras idag i Geofysiska forskningsbrev , använde en annan, mer tillförlitlig typ av fossildata än tidigare studier. Tierney leder studien, som löste diskrepansen mellan fossildata och klimatmodellsimuleringar och visade att, ja, Pliocen är en bra analog för framtida klimatförutsägelser.

Pliocenproblemet

Före den industriella revolutionen, CO ₂ nivåer svävade runt 280 ppm. För perspektiv, det tog över två miljoner år för CO ₂ nivåerna naturligt sjunka från 400 ppm till förindustriella nivåer. På drygt 150 år, mänskligheten har fått dessa nivåer att återhämta sig.

Tidigare proxymätningar av havsytans temperaturer i Pliocen fick forskare att dra slutsatsen att en varmare jord gjorde att det tropiska Stilla havet fastnade i ett ekvatoriskt vädermönster som kallas El Niño.

I vanliga fall, när passadvindarna sveper över Stilla havets varma ytvatten från öst till väst, varmt vatten hopar sig i östra Stilla havet, kyler den västra sidan av havet med cirka 7 till 9 grader Fahrenheit. Men under en El Niño, temperaturskillnaden mellan öst och väst sjunker till knappt 2 grader, påverka vädermönster runt om i världen, inklusive södra Arizona. El Niños inträffar vanligtvis ungefär vart tredje till sjunde år, sa Tierney.

Problemet är, klimatmodeller från pliocen, som inkluderade CO ₂ nivåer på 400 ppm, kunde inte tycka att simulera en permanent El Niño utan att göra funky, orealistiska förändringar av modellförhållandena.

"Det här dokumentet var utformat för att återbesöka konceptet med den permanenta El Niño och se om det verkligen håller emot en omanalys av data, sa hon. Vi tycker att det inte håller.

Fetttermometrar

För ungefär 20 år sedan, forskare fann att de kunde härleda tidigare temperaturer baserat på kemisk analys av en specifik typ av fossiliserat skal av en typ av plankton som kallas foraminifer.

"Vi har inga termometrar som kan gå till pliocen, så vi måste använda proxydata istället, sa Tierney.

Sedan dess, forskare har lärt sig att foraminifermätningar kan skeva av havskemi, så Tierney och hennes team använde istället ett annat proxymått – fettet som produceras av en annan plankton som kallas coccolithophores. När miljön är varm, coccolithophores producerar en något annan typ av fett än när det är kallt, och paleoklimatologer som Tierney kan läsa förändringarna i fettet, bevarade i havssediment, för att härleda havsytans temperaturer.

"Det här är ett väldigt vanligt och pålitligt sätt att se på tidigare temperaturer, så många människor har gjort dessa mätningar under Pliocen. Vi har data från hela världen, " sa hon. "Nu använder vi den här fetttermometern som vi vet inte har komplikationer, och vi är säkra på att vi kan få ett renare resultat."

El Niñ...Nej

Tierney och hennes team fann att temperaturskillnaden mellan östra och västra sidan av Stilla havet sjönk, men det var inte tillräckligt uttalat för att kvalificera sig som en fullfjädrad permanent El Niño.

"Vi hade inte en permanent El Niño, så det var lite av en extrem tolkning av vad som hände, " sa hon. "Men det finns en minskning av skillnaden mellan öst och väst - det är fortfarande sant."

Östra Stilla havet blev varmare än det västra, vilket fick passadvindarna att mattas av och ändrade nederbördsmönster. Torra platser som Peru och Arizona kan ha varit blötare. Dessa resultat från Pliocen överensstämmer med vad framtida klimatmodeller har förutspått, till följd av CO ₂ nivåer som når 400 ppm.

Detta är lovande eftersom proxy -data nu matchar Pliocene -klimatmodellerna. "Allt kollar, " sa Tierney.

Pliocen, dock, var under en tid i jordens historia när klimatet långsamt svalnade. I dag, klimatet blir varmare mycket snabbt. Kan vi verkligen förvänta oss ett liknande klimat?

"Anledningen till att dagens havsnivåer och inlandsisar inte riktigt matchar klimatet på Pliocen är att det tar tid för inlandsisar att smälta, " sade Tierney. "Men, förändringarna i atmosfären som sker som svar på CO ₂ - som förändringarna i passadvindarna och nederbördsmönster - kan definitivt inträffa inom loppet av ett mänskligt liv."