Århundrade gamla rökpartiklar som bevarats i isen avslöjar ett eldigt förflutet på södra halvklotet och kastar nytt ljus över de framtida effekterna av globala klimatförändringar, enligt ny forskning publicerad i Vetenskapliga framsteg .

"Hittills, storleken på tidigare brandaktivitet, och därmed mängden rök i den preindustriella atmosfären, har inte väl karaktäriserats, "sade Pengfei Liu, en tidigare doktorand och postdoktor vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) och första författare till uppsatsen. "Dessa resultat har betydelse för att förstå utvecklingen av klimatförändringarna från 1750 -talet fram till idag, och för att förutsäga framtida klimat. "

En av de största osäkerheterna när det gäller att förutsäga de framtida effekterna av klimatförändringar är hur snabbt yttemperaturerna kommer att stiga som svar på ökningar av växthusgaser. Att förutsäga dessa temperaturer är komplicerat eftersom det innebär beräkning av konkurrerande uppvärmnings- och kylningseffekter i atmosfären. Växthusgaser fångar upp värme och värmer planetens yta medan aerosolpartiklar i atmosfären från vulkaner, bränder och annan förbränning kyler planeten genom att blockera solljus eller såda molntäcke. Att förstå hur känslig yttemperaturen är för var och en av dessa effekter och hur de interagerar är avgörande för att förutsäga klimatförändringarnas framtida inverkan.

Många av dagens klimatmodeller förlitar sig på tidigare nivåer av växthusgaser och aerosoler för att validera deras förutsägelser för framtiden. Men det finns ett problem:Medan förindustriella nivåer av växthusgaser är väl dokumenterade, mängden rök aerosoler i den preindustriella atmosfären är inte.

För att modellera rök på det pre-industriella södra halvklotet, forskargruppen tittade till Antarktis, där isen fångade rökpartiklar som släpptes ut från bränder i Australien, Afrika och Sydamerika. Ice core forskare och medförfattare till studien, Joseph McConnell och Nathan Chellman från Desert Research Institute i Nevada, uppmätt sot, en viktig komponent i rök, deponeras i en uppsättning av 14 iskärnor från hela kontinenten, många tillhandahålls av internationella samarbetspartners.

"Sot avsatt i glaciäris reflekterar direkt tidigare atmosfäriska koncentrationer så väl daterade iskärnor ger de mest pålitliga långsiktiga uppgifterna, sa McConnell.

Vad de hittade var oväntat.

"Medan de flesta studier har antagit att mindre eld ägde rum under den preindustriella eran, iskärnorna föreslog ett mycket eldigare förflutet, åtminstone på södra halvklotet, "sa Loretta Mickley, Senior forskare i kemi-klimatinteraktioner vid SEAS och seniorförfattare till tidningen.

För att ta hänsyn till dessa röknivåer, forskarna körde datasimuleringar som står för både skogsbränder och ursprungsbefolkningens brinnande metoder.

"Datorsimuleringar av eld visar att atmosfären på södra halvklotet kunde ha varit mycket rökig under århundradet före den industriella revolutionen. Sotkoncentrationer i atmosfären var upp till fyra gånger större än tidigare studier antydde. Det mesta orsakades av utbredd och regelbunden bränning som utövas av ursprungsbefolkningar under den förkoloniala perioden, "sa Jed Kaplan, Docent vid University of Hong Kong och medförfattare till studien.

Detta resultat överensstämmer med iskärnrekorden som också visar att sot var rikligt före industritiden och har hållit sig relativt konstant under 1900 -talet. Modelleringen tyder på att när markanvändningen förändras minskade brandaktiviteten, utsläppen från industrin ökade.

Vad betyder detta fynd för framtida yttemperaturer?

Genom att underskatta den kylande effekten av rökpartiklar i den förindustriella världen, klimatmodeller kan ha överskattat uppvärmningseffekten av koldioxid och andra växthusgaser för att ta hänsyn till de observerade ökningarna av yttemperaturer.

"Klimatforskare har vetat att den senaste generationen klimatmodeller har överskattat yttemperaturens känslighet för växthusgaser, men vi har inte vetat varför eller hur mycket, "sa Liu." Denna forskning ger en möjlig förklaring. "

"Världen värms uppenbarligen, men nyckelfrågan är hur snabbt den kommer att värmas när växthusgasutsläppen fortsätter att öka. Denna forskning gör att vi kan förfina våra förutsägelser framåt, sa Mickley.