Сегодня:

Климат ледникового периода – как прогревалась Земля. Платформа PRYSM

Климат ледникового периода – как прогревалась Земля. Платформа PRYSM

Ученые работают над улучшением климатических моделей, используя палеоклиматические прокси-показатели, такие, как химические соединения в растениях и микроорганизмы, сохраненные в древних озерных отложениях, которые содержат богатые данные о прошлых климатических условиях на Земле. Насколько холодной была Земля во времена последнего ледникового периода? Правда лежит глубоко под озерами и может помочь предсказать, как планета согреется снова. Отложения на дне озёр хранят химические записи прошлых эпох, в том числе о параллельном состоянии атмосферы над ними. Ученые во главе с профессором Университета Райса разработали новую вычислительную модель для интерпретации своих исследований.

Климат прошлого – о чём расскажут климатические модели

Сильвия Ди, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах, и её коллеги, создали модель вычислительной Озёрной Прокси-системы для перевода данных из глубин озёрных поверхностных вод таким образом, чтобы они более непосредственно связывались с измеримыми переменными модели климата.

Ледниковый период

Их работа является частью общественной программной платформы, созданной профессором под названием PRISM, и описана в журнале Американского геофизического союза Paleoceanography and Paleoclimatology. Ученые, которые изучают климат прошлого, анализируют геохимические сигналы из архивов, таких как кораллы и ледяные ядра, или закодированные в кольцах старых деревьев, но не все интерпретируют данные одинаково.

Задача Сильвии Ди состояла в том, чтобы разработать простые модели, которые помогут более единообразно интерпретировать наблюдения за климатом прошлого с моделями, и в процессе сделать эти бесценные архивы более актуальными для исследований будущего изменения климата.

“У нас есть моделирование климатических моделей, насчитывающее тысячи лет”, – рассказала Ди.       

  “Они помогают нам понять причины изменений температуры и осадков в прошлом. Мы используем климатические данные из прошлого для наземных моделей. Например, если модель климата, показывающая сильное согласие с температурными реконструкциями, которые мы имеем из озер, мы могли бы заключить, что физика этой модели надёжна и может лучше имитировать то, что произойдёт при будущем антропогенном потеплении.”

Русла озёр в слоистых отложениях хранят свидетельства истории климата, они могут быть проанализированы и датированы, благодаря извлечению кернов. Исследование Ди использовало данные климатической модели для изучения и понимания озёрных архивов, которые ученые используют для восстановления атмосферных условий в течение определенного времени.

Ледниковый период – сможем ли мы его предсказать?

“Некоторые из самых богатых историй температуры и осадков, которые мы имеем на Земле, происходят из озёр”, – сказала Ди.

“Учёные годами измеряли показатели в отложениях, но сравнивать эти данные с климатическими моделями не так просто. Я являюсь частью группы учёных, сосредоточенных на переводе между тем, что климатические модели говорят нам о прошлых изменениях в климатической системе и, что говорят нам данные.”

Ди и её команда моделировали температуру, и климатические архивы в двух озерах, в Африке, Малави и Танганьике, начиная с последнего ледникового максимума около 21 000 лет назад, когда максимальные температуры, по оценкам, были от 3 до 5 градусов по Цельсию ниже, чем сегодня.

PRYSM дисплей

“Это четкая цель для климатологов”, – сказала она.

“У нас есть подсказки из прошлого, которые говорят нам, насколько холодным был Африканский континент. Это последний раз в истории климата Земли, когда произошел резкий сдвиг в среднем климате из-за воздействия углекислого газа, и мы используем его в качестве испытательного стенда для производительности климатической модели.”

В тестовом случае моделирование PRYSM показало, что прокси температуры озера недооценивают изменения температуры воздуха.

“Люди обычно предполагают, что восстановление температуры озера из отложений отражает изменения температуры воздуха”, – сказала Ди.

“Мы предполагаем, что они меняются в паре. Наши модельные симуляции показывают, что озеро фактически демпфирует температурный сигнал.

Например, если смоделированные температуры воздуха покажут потепление на 4 градуса Цельсия с момента последнего ледникового максимума в Африке и озёрных плотинах, которые сигнализируют до 3 градусов, мы можем ошибочно заключить, что температура воздуха была на полный градус теплее, чем на самом деле. По сути, мы можем количественно оценить, сколько ошибок можно было бы ожидать в нашей интерпретации прошлых изменений температуры. Эти ошибки несёт только озеро”, – сказала она.

“Это важно знать. Реконструкции озер являются одними из единственных доступных данных, которые помогут нам понять, как температура будет развиваться на Африканском континенте в момент

потепления. Мы надеемся, что PRYSM поможет определить эти климатические изменения с большей точностью.”

Платформа PRYSM – что это?

PRYSM с открытым исходным кодом – версия 2.0, предназначенная для моделирования климатических архивов в озёрах. Ди построила первую версию для моделирования ледяных кернов, кораллов, пещерных отложений и древесно-кольцевой целлюлозы.

Со временем она и её коллеги планируют добавить больше известных прокси палеоклимата. Поскольку PRYSM является открытым исходным кодом, любой может получить доступ к нему (через GitHub) и улучшить его.

“Я пытаюсь заставить всех в сообществе моделирования и палеоклимата разговаривать друг с другом”, – сказала Ди.

“PRYSM – это попытка заставить обе общины понять, что мы не можем сравнивать яблоки с апельсинами. Нам нужно сравнить палеоклиматические данные и модели моделирования более формально, и при этом, мы надеемся значительно улучшить наши интерпретации прошлых изменений климата.

Самое замечательное в том, что мы можем получить снимки температур прошлого. Мы сможем предсказать, как планета будет реагировать на продолжающееся антропогенное изменение климата”, – сказала она.

“У нас есть прямые измерения, что произошло за последние 150 лет. Но если мы заглянем в прошлое, то увидим большие изменения в углекислом газе, большие изменения в вулканизме и ледяных покровах на Земле. Они помогают нам понять, как климат реагирует на более сильное воздействие.”

Теги:
Комментарии: 0

Оставить отзыв