Investigadores del paleoclima del MIT descubren un ‘sesgo de calentamiento’

Los investigadores notan un «sesgo de calentamiento» durante los últimos 66 millones de años que podría regresar si las capas de hielo desaparecen.

Cada vez es más claro que las condiciones de sequía prolongada, el calor sin precedentes, los incendios forestales persistentes y las tormentas frecuentes y más peligrosas de los últimos años son un resultado directo del calentamiento global causado por los humanos que agregan dióxido de carbono a la atmósfera. nuevo Con Un estudio de los fenómenos meteorológicos extremos en la historia antigua de la Tierra sugiere que el planeta actual puede volverse más volátil a medida que continúa calentándose.

El estudio, publicado el 11 de agosto de 2021 en progreso de la ciencia, examina el registro del paleoclima en los últimos 66 millones de años, durante la Era Cenozoica, que comenzó poco después de la extinción de los dinosaurios. Los científicos encontraron que durante este período, las fluctuaciones en el clima de la Tierra experimentaron un repentino «sesgo de calentamiento». En otras palabras, hubo más eventos de calentamiento global (períodos prolongados de calentamiento, que duraron de miles a decenas de miles de años) que eventos de enfriamiento. Además, los eventos de calentamiento tienden a ser más extremos, con mayores cambios de temperatura, que los eventos de enfriamiento.

Los investigadores dicen que una posible explicación de este sesgo de calentamiento puede residir en un «efecto multiplicador», donde un pequeño grado de calentamiento, por ejemplo de volcanes que liberan dióxido de carbono a la atmósfera, acelera ciertos procesos biológicos y químicos que mejoran estas fluctuaciones, lo que lleva a , en promedio, a un mayor calentamiento.

Curiosamente, el equipo notó que este sesgo de calentamiento global desapareció hace unos 5 millones de años, cuando comenzaron a formarse las capas de hielo en el hemisferio norte. No está claro qué efecto tiene el hielo en la respuesta de la Tierra al cambio climático. Pero con el retroceso del hielo del Ártico hoy, el nuevo estudio sugiere que un efecto dominó puede estar resurgiendo, y el resultado podría ser una mayor amplificación del calentamiento global causado por los humanos.

«Las capas de hielo en el hemisferio norte se están reduciendo y podrían desaparecer como resultado a largo plazo de las acciones humanas», dice el autor principal del estudio, Konstantin Arnschedt, estudiante graduado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. «Nuestra investigación sugiere que esto puede hacer fundamentalmente que el clima de la Tierra sea más vulnerable a fenómenos extremos de calentamiento global a largo plazo, como los observados en el pasado geológico».

El estudio de Arnscheidt fue coautor de Daniel Rothman, profesor de geofísica en el MIT y cofundador y codirector del Centro Lorenz del MIT.

impulso volátil

Para su análisis, el equipo consultó grandes bases de datos de sedimentos que contienen foraminíferos bentónicos de aguas profundas, organismos unicelulares que han existido durante cientos de millones de años y cuyas cáscaras duras se conservan en los sedimentos. La formación de estas conchas está influenciada por la temperatura del océano a medida que crecen los organismos; Por lo tanto, las conchas son un proxy confiable de las temperaturas de la Tierra antigua.

Durante décadas, los científicos han analizado la composición de estas conchas, recolectadas de todo el mundo y fechadas en diferentes períodos de tiempo, para rastrear cómo la temperatura de la Tierra ha fluctuado durante millones de años.

“Cuando se utilizan estos datos para estudiar los fenómenos meteorológicos extremos, la mayoría de los estudios se han centrado en grandes aumentos individuales de temperatura, normalmente de unos pocos grados. Celsius «En cambio, tratamos de observar las estadísticas generales y observar toda la volatilidad relevante, en lugar de identificar los grandes cambios», dice Arnschedt.

El equipo inicialmente realizó un análisis estadístico de los datos y observó que durante los últimos 66 millones de años, la distribución de las fluctuaciones de la temperatura global no se parecía a una curva de campana estándar, con colas simétricas que representan la misma probabilidad de calor extremo y frío extremo. fluctuaciones. En cambio, la curva estaba notablemente desequilibrada, inclinándose más hacia los eventos cálidos que hacia los eventos fríos. La curva también mostró una cola significativamente más larga, lo que representa eventos cálidos que fueron más extremos, o con una temperatura más alta, que los eventos fríos más intensos.

«Esto sugiere que hay algún tipo de amplificación en relación con lo que hubiera esperado de otra manera», dice Arnscheidt. «Todo apunta a algo fundamental que está causando este impulso, o sesgo hacia los eventos de calentamiento global».

«Es justo decir que el sistema de la Tierra se está volviendo más volátil, en el sentido de calentamiento», agrega Rothman.

multiplicador de calentamiento

El equipo se preguntó si este sesgo de calentamiento global podría ser el resultado de un «doble ruido» en el ciclo del carbono y el clima. Los científicos han reconocido desde hace mucho tiempo que las temperaturas más altas, hasta cierto punto, tienden a acelerar los procesos biológicos y químicos. Dado que el ciclo del carbono, que es uno de los principales impulsores de las fluctuaciones climáticas a largo plazo, consiste en sí mismo de tales procesos, los aumentos de temperatura pueden provocar fluctuaciones más grandes, lo que predispone al sistema hacia eventos extremos de calentamiento.

En matemáticas, hay un conjunto de ecuaciones que describen tal amplificación general o efectos multiplicadores. Los investigadores aplicaron esta teoría de la multiplicación en su análisis para ver si las ecuaciones podían predecir la distribución asimétrica, incluido el grado de sesgo y la longitud de sus colas.

En última instancia, encuentran que los datos y el sesgo observado hacia el calentamiento global pueden explicarse mediante la teoría de la duplicación. En otras palabras, es muy probable que durante los últimos 66 millones de años, los períodos de calentamiento moderado en promedio se hayan visto favorecidos por efectos multiplicadores, como la respuesta a procesos biológicos y químicos que han calentado aún más el planeta.

Como parte del estudio, los investigadores también analizaron la relación entre los eventos de calentamiento pasados ​​y los cambios en la órbita de la Tierra. Durante cientos de miles de años, la órbita de la Tierra alrededor del Sol se vuelve regularmente más o menos elíptica. Pero los científicos se han preguntado por qué tantos eventos de calentamiento anteriores coinciden con estos cambios y por qué estos eventos son tan altos en comparación con lo que haría un cambio en la órbita de la Tierra por sí solo.

Por lo tanto, Arnscheidt y Rothman incorporaron los cambios orbitales de la Tierra en el modelo multiplicador y su análisis de los cambios de temperatura de la Tierra, y encontraron que los efectos multiplicadores pueden amplificar, en promedio, el calentamiento moderado debido a cambios en la órbita terrestre.

«El clima se calienta y se enfría junto con los cambios tropicales, pero los ciclos tropicales en sí mismos solo predecirán cambios modestos en el clima», dice Rothman. «Pero si consideramos un modelo multiplicador, el moderado calentamiento, combinado con este efecto multiplicador, puede conducir a eventos extremos que tienden a ocurrir al mismo tiempo que estos cambios tropicales».

«Los humanos imponen el orden de una manera nueva», agrega Arnscheidt. «Y este estudio muestra que cuando aumentamos la temperatura, es probable que interactuemos con estos efectos naturales amplificados».

Referencia: “Asimetría de eventos del ciclo climático – Extremos de carbono cenozoico” por Konstantin W. Arnstedt y Daniel H. Rothman, 11 de agosto de 2021, disponible aquí. progreso de la ciencia.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg6864

Esta investigación fue apoyada, en parte, por el MIT College of Science.