Ett sätt att göra bättre förutsägelser om den globala uppvärmningen under de kommande århundradena är att titta på klimatförändringar i det geologiska förflutna.

I forskning publicerad i Naturkommunikation , ett internationellt team av universitetsexperter från Tyskland, USA och Storbritannien - inklusive University of Southampton - har tittat närmare på klimatet under eocenepoken för mer än 30 miljoner år sedan, när de globala temperaturerna var runt 14 grader C varmare än idag.

De upptäckte att påverkan av atmosfärisk koldioxid (CO ₂ ) på en varm jord kan vara ännu större än tidigare antaget.

Eocene -epoken inträffade mellan 56 och 34 miljoner år sedan - den senaste växthusperioden i jordens historia, associerad med sådan global värme att tempererade regnskogar som kan hittas på Antarktis och krokodiler ockuperade de fuktiga träskarna som täckte Nordamerika och delar av Europa. Under hela eocen, klimatet svalnade dramatiskt och epoken slutade med den stora övergången till ishusklimatet som vi för närvarande upplever, med glaciationen av Antarktis.

Tills nu, det var oklart hur utvecklingen av klimat och CO ₂ under denna period var relaterade. De senaste klimatmodellstudierna har antytt att varmt klimat är mer känsligt för CO ₂ förändringar än ett kallt klimat. Detta kan vara av särskild betydelse för vårt framtida klimat som CO ₂ ökar och jorden fortsätter att värma. I den nya studien, detta har nu testats omfattande för första gången av forskare från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research i Kiel, Tyskland, och universiteten i Southampton, Cardiff University, det öppna universitetet, University of Bristol och University of California.

Från ytvattnets surhet (pH) och uppskattningar av havets kalcitmättnadstillstånd, författarna beräknade hur atmosfäriskt CO ₂ utvecklats genom eocen. De data som använts erhölls genom att studera borisotopsammansättningen av fossila skal av gammalt marint plankton som deponerades på havsbotten under eocen. Den samlades in på expeditioner av International Ocean Discovery Program (www.iodp.org).

Romanen CO ₂ rekord ger en ny och heltäckande bild av klimatutvecklingen i eocen, och ger starka bevis för en koppling mellan CO ₂ nivåer och det varma klimatstaten. Det avslöjar hur vulkanism, vittring av stenar, och begravning av organiskt material påverkar den naturliga koncentrationen av CO ₂ och därmed klimatet. Genom att jämföra denna nya CO ₂ rekord med information om hur klimatet svalnade studien avslöjar också att jorden är mer känslig för CO ₂ förändring under de tidiga delarna av eocen när klimatet var som varmast.

"Detta arbete utfördes med hjälp av masspektrometrar och rena laboratorier som finns i Geochemistry Group på School of Ocean and Earth Sciences, "sade Dr Tali Babila, postdoktoral forskare från University of Southampton och medförfattare till studien. "Det är bara genom att använda detta världsledande kit som vi kan mäta de små mängder bor i foraminifera till önskad precision.

"Nu när vi har visat att klimatet är känsligare när det är varmt, som det var under eocen, nästa steg är att ta reda på varför detta är och se till att detta beteende är väl representerat i de klimatmodeller som används för att förutsäga vårt framtida klimat, "Dr Babila fortsatte.

Professor Gavin Foster, Professor i isotopgeokemi i havs- och jordvetenskap vid Southampton tillade:"Dessa metoder tillåter oss verkligen att få en unik inblick i inte bara hur klimatsystemet har varierat tidigare, men varför. Verkligen, det är denna förmåga att exakt rekonstruera atmosfärisk CO ₂ tidigare betyder det att vi kan bestämma klimatkänsligheten för miljoner år sedan, ger ett kraftfullt test av förståelsen som är inkapslad i de toppmoderna klimatmodellerna som är nyckeln till att förutsäga vår framtida värme. "

Studien, "Proxybevis för tillståndsberoende av klimatkänslighet i eocenväxthuset, "publiceras i Naturkommunikation .