全球变暖会引发更多的气候变暖

越来越明显的是，近年来长期干旱、创纪录的高温、持续的野火以及频繁的、更极端的风暴，是人类向大气中添加二氧化碳导致全球气温上升的直接结果。麻省理工学院对地球古代历史上极端气候事件的一项新研究表明，随着地球持续变暖，今天的地球可能会变得更加不稳定。

这项研究今天发表在《科学进展》杂志上，研究了过去6600万年的古气候记录，该记录是在恐龙灭绝后不久开始的Cenozoic时代。科学家们发现，在此期间，地球气候的波动经历了一个令人惊讶的"变暖偏差"。换句话说，与冷却事件相比，全球变暖事件要多得多——全球变暖持续数千至数万年。更重要的是，变暖事件往往比冷却事件更极端，温度变化更大。

研究人员说，这种变暖偏差的一个可能解释可能是"乘数效应"，即适度的变暖——例如火山向大气中释放二氧化碳——自然会加速某些生物和化学过程，从而增强这些波动，平均而言，导致更多的变暖。

有趣的是，研究小组观察到，这种变暖的偏见在大约500万年前消失，当时北半球的冰盖开始形成。目前还不清楚冰对地球对气候变化的反应产生了什么影响。但随着今天的北极冰层消退，新的研究表明，乘数效应可能会重新发挥作用，其结果可能是人类引起的全球变暖的进一步放大。

这项研究的主要作者康斯坦丁·阿恩谢德说："北半球的冰盖正在缩小，并有可能消失，这是人类行动的长期后果。"我们的研究表明，这可能使地球的气候从根本上更容易受到极端、长期全球变暖事件的影响，例如地质过去发生的事件。

阿恩谢德的研究合著者是麻省理工学院地球物理学教授丹尼尔·罗斯曼，也是麻省理工学院洛伦茨中心的联合创始人和共同主任。

挥发性推力

为了进行分析，研究小组查阅了含有深海底栖的沉积物的大型数据库，这些沉积物是单细胞生物，已经存在了数亿年，其坚硬的贝壳保存在沉积物中。随着生物体的生长，这些贝壳的组成受到海洋温度的影响：因此，这些贝壳被认为是地球古代温度的可靠代表。

几十年来，科学家们一直在分析这些贝壳的组成，这些贝壳从世界各地收集，可追溯到不同的时间段，以跟踪地球温度在数百万年的时间里是如何波动的。

阿恩谢特说："当利用这些数据研究极端气候事件时，大多数研究都集中在个别温度大幅上升（通常为几摄氏度的变暖）上。相反，我们试图查看总体统计数据，并考虑所涉及的所有波动，而不是挑选出动。

研究小组首先对数据进行了统计分析，并观察到，在过去6600万年中，全球温度波动的分布不像标准钟形曲线，对称的尾部表示极端温暖和极端凉爽波动的概率相等。相反，曲线明显偏斜，偏向于比凉爽事件更温暖。曲线还显示出明显的更长的尾部，表示比最极端的寒冷事件更极端或温度更高的温暖事件。

阿恩谢特说："这表明，相对于你本来的预期，存在某种放大。"一切都指向导致这种推动的根本原因， 或对变暖事件的偏见。

罗斯曼补充说："公平地说，从变暖的意义上说，地球系统变得更加不稳定。

变暖乘数

研究小组想知道这种变暖偏差是否是气候-碳循环中的"倍增噪声"造成的。科学家们早就明白，高温，在一个点上，往往会加速生物和化学过程。由于碳循环是长期气候波动的主要驱动因素，它本身由此类过程组成，因此温度升高可能导致更大的波动，使系统偏向极端变暖事件。

在数学中，有一组方程来描述这种一般放大或乘数效应。研究人员将这种乘数理论应用于他们的分析中，以观察方程能否预测不对称分布，包括其倾斜程度和尾部长度。

最后，他们发现数据和观测到的对气候变暖的偏差可以通过乘数理论来解释。换句话说，在过去6600万年中，平均而言，温和变暖的时期会因乘数效应（如生物和化学过程对地球进一步变暖的反应）而进一步增强。

作为研究的一部分，研究人员还研究了过去变暖事件与地球轨道变化之间的相关性。数十万年来，地球绕太阳的轨道经常或多或少地椭圆化。但科学家们想知道为什么过去的许多变暖事件似乎与这些变化相吻合，以及为什么这些事件与地球轨道的变化本身可能带来的影响相比，具有超大的变暖特征。

因此，阿恩谢德特和罗斯曼将地球的轨道变化纳入了乘数模型，并分析了地球的温度变化，并发现乘数效应可以预测地放大地球轨道变化导致的温和温度上升。

罗斯曼说："气候变暖和冷却与轨道变化同步，但轨道周期本身只能预测气候的适度变化。但是，如果我们考虑乘数模型，那么适度变暖，加上这种乘数效应，可能会导致极端事件，这些事件往往与这些轨道变化同时发生。

"人类正以新的方式迫使系统，"阿恩谢德补充道。"这项研究表明，当我们提高温度时，我们很可能会与这些自然的放大效应相互作用。