Ett team som leds av University of Arizona har spikat ner temperaturen under den senaste istiden - det sista istidens maximum på 20, 000 år sedan - till cirka 46 grader Fahrenheit (7,8 C).

Deras resultat gör det möjligt för klimatforskare att bättre förstå sambandet mellan dagens stigande halter av koldioxid i atmosfären – en stor växthusgas – och den globala medeltemperaturen.

Det sista istidens maximum, eller LGM, var en kall period då enorma glaciärer täckte ungefär hälften av Nordamerika, Europa och Sydamerika och många delar av Asien, medan flora och fauna som var anpassad till kylan frodades.

"Vi har mycket data om den här tidsperioden eftersom den har studerats så länge, sa Jessica Tierney, docent vid UArizona Institutionen för geovetenskap. "Men en fråga som vetenskapen länge velat ha svar på är enkel:Hur kall var istiden?"

Spåra temperatur

Tierney är huvudförfattare till en tidning som publicerades idag i Natur som fann att den genomsnittliga globala temperaturen under istiden var 6 grader Celsius (11 F) kallare än idag. För sammanhanget, den genomsnittliga globala temperaturen på 1900-talet var 14 C (57 F).

"I din egen personliga erfarenhet kanske det inte låter som en stor skillnad, men, faktiskt, det är en stor förändring, " sa Tierney.

Hon och hennes team skapade också kartor för att illustrera hur temperaturskillnader varierade i specifika regioner över hela världen.

"I Nordamerika och Europa, de nordligaste delarna var täckta av is och var extremt kalla. Även här i Arizona, det var stor kylning, ", sa Tierney. "Men den största kylningen var på höga breddgrader, som Arktis, där det var cirka 14 C (25 F) kallare än idag."

Deras resultat passar med vetenskaplig förståelse av hur jordens poler reagerar på temperaturförändringar.

"Klimatmodeller förutspår att de höga breddgraderna kommer att bli varmare snabbare än låga breddgrader, ", sa Tierney. "När du tittar på framtida prognoser, det blir riktigt varmt över Arktis. Det kallas polär förstärkning. Liknande, under LGM, vi hittar det omvända mönstret. Högre breddgrader är bara mer känsliga för klimatförändringar och kommer att förbli så framöver."

Räkna kol

Att känna till istidens temperatur är viktigt eftersom den används för att beräkna klimatkänslighet, vilket betyder hur mycket den globala temperaturen förändras som svar på atmosfäriskt kol.

Tierney och hennes team bestämde att för varje fördubbling av atmosfäriskt kol, den globala temperaturen bör öka med 3,4 C (6,1 F), som ligger i mitten av det intervall som förutspåtts av den senaste generationens klimatmodeller (1,8 till 5,6 C).

Atmosfäriska koldioxidhalter under istiden var cirka 180 ppm, vilket är väldigt lågt. Före den industriella revolutionen, nivåerna steg till cirka 280 delar per miljon, och idag har de nått 415 delar per miljon.

"Parisavtalet ville hålla den globala uppvärmningen till högst 2,7 F (1,5 C) över förindustriella nivåer, men när koldioxidnivåerna ökar som de är, det skulle vara extremt svårt att undvika mer än 3,6 F (2 C) uppvärmning, ", sa Tierney. "Vi har redan cirka 2 F (1,1 C) under bältet, men ju mindre varma vi blir desto bättre, eftersom jordsystemet verkligen reagerar på förändringar i koldioxid."

Att göra en modell

Eftersom det inte fanns några termometrar under istiden, Tierney och hennes team utvecklade modeller för att översätta data som samlats in från havsplanktonfossiler till havstemperaturer. De kombinerade sedan fossildata med klimatmodellsimuleringar av LGM med en teknik som kallas dataassimilering, som används i väderprognoser.

"Vad som händer på ett väderkontor är att de mäter temperaturen, tryck, luftfuktighet och använd dessa mätningar för att uppdatera en prognosmodell och förutsäga vädret, " sa Tierney. "Här, vi använder Boulder, Colorado-baserade National Center for Atmospheric Research klimatmodell för att producera en hindcast av LGM, och sedan uppdaterar vi denna hindcast med faktiska data för att förutsäga hur klimatet var."

I framtiden, Tierney och hennes team planerar att använda samma teknik för att återskapa varma perioder i jordens förflutna.

"Om vi ​​kan rekonstruera tidigare varma klimat, " Hon sa, "då kan vi börja svara på viktiga frågor om hur jorden reagerar på riktigt höga koldioxidnivåer, och förbättra vår förståelse för vad framtida klimatförändringar kan innebära."