Западное полушарие. Изображение предоставлено НАСА. Нажмите, чтобы увеличить.
Ученые из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) создали компьютерную симуляцию, показывающую климат Земли с беспрецедентной детализацией во время самого большого массового вымирания в истории планеты. Работа поддерживает теорию о том, что резкое и резкое повышение уровня углекислого газа в атмосфере вызвало массовое вымирание 251 миллион лет назад. Исследование опубликовано в сентябрьском номере Geology.
«Результаты демонстрируют, как быстрое повышение температуры в атмосфере может повлиять на циркуляцию океана, перекрывая доступ кислорода к более низким глубинам и уничтожая большую часть жизни», - говорит ученый NCAR Джеффри Кил, ведущий автор.
Киль и соавтор Кристин Шилдс сосредоточили внимание на драматических событиях в конце пермской эры, когда вымерло от 90 до 95% всех морских видов, а также около 70% всех наземных видов. Во время события температуры в более высоких широтах были
На 18–54 градуса по Фаренгейту (от 10 до 30 градусов по Цельсию) выше, чем сегодня, а обширная вулканическая активность высвободила большое количество углекислого газа и двуокиси серы в атмосферу за период 700 000 лет.
Чтобы решить загадку того, как эти условия могли повлиять на климат и жизнь во всем мире, исследователи обратились к модели климатической системы сообщества (CCSM). Эта модель, один из лучших в мире инструментов исследования климата, может объединять изменения температуры атмосферы с температурой океана и течениями. Исследовательские группы ранее изучали пермское вымирание с помощью более ограниченных компьютерных моделей, которые фокусировались на одном компоненте климатической системы Земли, таком как океан.
CCSM показал, что воды океана значительно нагреваются в более высоких широтах из-за повышения уровня в атмосфере двуокиси углерода (CO2), парникового газа. Потепление достигло глубины около 10 000 футов (4 000 метров), нарушив нормальный процесс циркуляции, при котором более холодные поверхностные воды опускаются, забирая кислород и питательные вещества глубоко в океан.
В результате океанические воды стали стратифицированными с низким содержанием кислорода, что оказалось смертельным для морской жизни. Это, в свою очередь, ускорило потепление, поскольку морские организмы больше не удаляли углекислый газ из атмосферы.
«Смысл нашего исследования состоит в том, что повышенного содержания CO2 достаточно, чтобы создать негостеприимные условия для морской жизни, а чрезмерно высокие температуры над сушей будут способствовать исчезновению наземной жизни», - заключили авторы статьи.
Моделирование CCSM показало, что циркуляция океана была даже более застойной, чем считалось ранее. Кроме того, исследование продемонстрировало, в какой степени компьютерные модели могут успешно моделировать климатические явления в прошлом. CCSM, похоже, правильно зафиксировал ключевые детали поздней перми, включая повышенную соленость океана и температуру поверхности моря в высоких широтах, которые, по мнению палеонтологов, были на 14 градусов по Фаренгейту (8 градусов по Цельсию) выше, чем сейчас.
Моделирование представляло уникальные проблемы из-за ограниченности данных и значительных географических различий между Пермью и современной Землей. Исследователи должны были оценить такие переменные, как химический состав атмосферы, количество солнечного света, отражаемого поверхностью Земли обратно в атмосферу, а также движение тепла и солености в океанах в то время, когда все континенты были объединены в гигантский массив суши, известный как Пангея.
«Эти результаты демонстрируют важность рассмотрения климата Земли как системы, включающей физические, химические и биологические процессы в атмосфере, океанах и поверхности суши, действующих интерактивно», - говорит Джей Фейн, директор программы динамики климата NSF. который профинансировал исследование. «Другие исследования пришли к аналогичным выводам. Что нового здесь, так это применение подробной версии одной из ведущих мировых моделей климатической системы, CCSM, чтобы понять, как повышение уровня углекислого газа в атмосфере повлияло на условия в мировом океане и на поверхности суши настолько, что вызвало массовое вымирание сотен миллионов человек. лет назад ».
Первоисточник: Пресс-релиз NCAR