En nyckelkomponent när man förutsäger hur jordens klimat kan se ut i framtiden är förmågan att dra på exakta temperaturrekord från det förflutna. Genom att rekonstruera tidigare latitudinella temperaturgradienter (skillnaden i medeltemperatur mellan ekvatorn och polerna) kan forskare förutsäga var, till exempel, jetströmmen, som kontrollerar stormar och temperaturer på mellanbreddgraderna (tempererade zoner mellan tropikerna och polarcirklarna), kommer att placeras. Problemet är, många av de befintliga uppgifterna är partiska mot särskilda regioner eller typer av miljöer, målar inte upp en fullständig bild av jordens forntida temperaturer.

Forskare från institutionen för geo- och miljövetenskap, inklusive Emily Judd '20 Ph.D., Thonis familjeassistent Tripti Bhattacharya och professor Linda Ivany, har publicerat en studie med titeln, "Ett dynamiskt ramverk för att tolka forntida havstemperaturer, " i journalen Geofysiska forskningsbrev , för att hjälpa till att redogöra för förskjutningen mellan platsförspänd paleoklimatdata och den "sanna" medeltemperaturen på en given latitud genom jordens historia.

Enligt Judd, noggranna temperaturuppskattningar av forntida hav är avgörande eftersom de är det bästa verktyget för att rekonstruera globala klimatförhållanden i det förflutna, inklusive mått som global medeltemperatur och latitudinell temperaturgradient. Medan klimatmodeller ger scenarier för hur världen kan se ut i framtiden, paleoklimatstudier (studie av tidigare klimat) ger insikt i hur världen såg ut förr. Att se hur väl modellerna vi använder för att förutsäga framtiden kan simulera det förflutna berättar för oss hur säkra vi kan vara i deras resultat. Det är därför av yttersta vikt att ha noggrann, välsamplade data från det gamla förflutna.

"Genom att förstå hur latitudinella temperaturgradienter har förändrats under loppet av jordens historia och under en mängd olika klimatregimer, vi kan börja bättre förutse vad som kommer att hända i framtiden, säger Judd.

För att bestämma gamla temperaturer, geologer studerar proxyservrar, som är kemiska eller biologiska spår som registrerar temperaturer från sedimentära avlagringar bevarade på havsbotten eller kontinenter. På grund av återvinningen av forntida havsbotten till jordens mantel, det finns ett "utgångsdatum" för tillgången till havsbottendata. De flesta forntida temperaturproxies kommer därför från sediment som ackumulerats på kontinentala marginaler eller i grunda inlandshav där registreringar kan bestå mycket längre.

Judd, Bhattacharya och Ivany använder temperaturdata från moderna hav för att avslöja konsekventa, förutsägbara mönster där havsytan är varmare eller svalare, eller mer eller mindre säsongsbetonad, än förväntat på den breddgraden.

"De största offseten råkar vara i de två miljöer som är mest representerade i det geologiska förflutna, ", säger Ivany. "Att veta hur dessa regioner är partiska i jämförelse med det globala medelvärdet gör det möjligt för forskare att bättre tolka proxydata som kommer från den antika jorden."

Data från grunda, halvbegränsade hav (t.ex. Medelhavet och Östersjön) visar att havsytans temperaturer är varmare än i det öppna havet. Som ett resultat, ett nyckelfynd i deras papper teoretiserar att uppskattningar av global medeltemperatur från paleozoikumtiden (~540-250 miljoner år sedan), en tid då majoriteten av data kommer från grunda hav, är orealistiskt heta.

Även i det nyare geologiska förflutna, den överväldigande majoriteten av havsytans temperaturuppskattningar kommer från kustnära miljöer, som de visar också är systematiskt partiska i jämförelse med öppna havstemperaturer.

För att få en mer exakt registrering av den genomsnittliga havstemperaturen på en given latitud, Bhattacharya säger att forskare måste redogöra för den ofullständiga naturen hos paleotemperaturdata. "Vårt arbete belyser behovet av att forskarsamhället fokuserar provtagningsinsatser på underprovade miljöer, " säger Bhattacharya. "Nya provtagningsinsatser är viktiga för att se till att vi tar lika prov på unika miljömiljöer för olika intervall av jordens historia."

Enligt Judd, paleoklimatsamhället har gjort stora framsteg mot att förstå forntida klimat under de senaste decennierna. Ny, snabbare, och billigare analystekniker, såväl som en ökning av expeditioner som återvinner havssedimentkärnor, har lett till massiva sammanställningar av forntida uppskattningar av havsytans temperatur. Trots dessa framsteg, det finns fortfarande betydande skillnader mellan temperaturuppskattningar från olika platser inom samma tidsintervall och/eller mellan temperaturuppskattningar och klimatmodellresultat.

"Vår studie ger en ram inom vilken man kan förena dessa skillnader, " säger Judd. "Vi markerar var, när och varför temperaturuppskattningar från samma breddgrader kan skilja sig från varandra och jämför olika klimatmodellers förmåga att rekonstruera dessa mönster. Vårt arbete lägger därför grunden för att mer holistiskt och robust rekonstruera det globala klimatet genom jordens historia."