บรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศ
การศึกษาภูมิอากาศในอดีตทางธรณีวิทยาและประวัติศาสตร์ ซึ่งสร้างขึ้นใหม่จากบันทึกทางธรรมชาติ เพื่อเปิดเผยว่าภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรและเพราะเหตุใดก่อนที่จะมีเครื่องมือตรวจวัด
Definition
บรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศเป็นการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับภูมิอากาศในอดีตและสาเหตุของภูมิอากาศนั้น โดยใช้เครื่องบันทึกภูมิอากาศตามธรรมชาติที่เรียกว่าตัวแทน เพื่อสร้างสภาพในอดีตขึ้นใหม่จากช่วงเวลาก่อนการวัดด้วยเครื่องมือ
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมการสร้างและการตีความภูมิอากาศในอดีต ตั้งแต่อดีตทางธรณีวิทยาที่ลึกซึ้งผ่านยุคน้ำแข็งไปจนถึงสหัสวรรษที่ผ่านมา โดยจะกล่าวถึงบันทึกทางธรรมชาติและตัวแทน เช่น แกนน้ำแข็ง ตะกอนในทะเลและทะเลสาบ วงปีต้นไม้ ปะการัง และหินงอกหินย้อย ซึ่งบันทึกสภาพในอดีต การโคจรของวัฏจักรธารน้ำแข็ง การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างกะทันหัน และวิธีที่หลักฐานทางบรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศจำกัดความไวของสภาพภูมิอากาศและนำการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันไปอยู่ในบริบทระยะยาว
Sub-topics
Core questions
- จะสามารถสร้างภูมิอากาศในอดีตขึ้นใหม่จากบันทึกทางธรรมชาติได้อย่างไร?
- อะไรเป็นตัวกำหนดวัฏจักรยุคน้ำแข็งที่เกิดขึ้นซ้ำๆ?
- ภูมิอากาศมีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในอดีตอย่างไร?
- อดีตที่ลึกซึ้งเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับความไวของสภาพภูมิอากาศและปัจจุบัน?
Key theories
- การสร้างขึ้นใหม่โดยใช้ตัวแทน
- คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพของบันทึกทางธรรมชาติตอบสนองต่อสภาพภูมิอากาศในลักษณะที่ปรับเทียบได้ ดังนั้นการวัดคุณสมบัติเหล่านี้จึงช่วยให้สามารถสร้างอุณหภูมิ ปริมาณน้ำฝน และองค์ประกอบของบรรยากาศในอดีตขึ้นใหม่เชิงปริมาณได้
- การโคจรของยุคน้ำแข็ง
- การเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ในวงโคจรของโลกจะเปลี่ยนแปลงการกระจายของแสงแดดตามฤดูกาลและละติจูด ซึ่งกำหนดการเติบโตและการสลายตัวของแผ่นน้ำแข็งในช่วงหลายหมื่นปี
Mechanisms
บันทึกทางธรรมชาติจะสะสมเป็นชั้นๆ โดยกักเก็บสัญญาณทางเคมีและชีวภาพ เช่น อัตราส่วนไอโซโทป ก๊าซที่ถูกกักเก็บ ความกว้างของวงการเติบโต และกลุ่มจุลฟอสซิล ซึ่งแตกต่างกันไปตามสภาพภูมิอากาศ โดยการกำหนดอายุของบันทึกเหล่านี้และการปรับเทียบตัวแทนกับข้อมูลการสังเกตการณ์สมัยใหม่ นักบรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศจะสร้างอุณหภูมิในอดีต ปริมาณน้ำแข็ง และความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกขึ้นใหม่ และเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงกับการบังคับทางวงโคจร การเปลี่ยนแปลงของภูเขาไฟและดวงอาทิตย์ และการตอบสนองภายใน
Clinical relevance
บันทึกทางบรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศเผยให้เห็นช่วงความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศตามธรรมชาติทั้งหมด ให้ข้อจำกัดที่เป็นอิสระต่อความไวของสภาพภูมิอากาศ และแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกในปัจจุบันและอัตราการเปลี่ยนแปลงนั้นผิดปกติในบริบทของอดีตทางธรณีวิทยาเมื่อไม่นานมานี้
Evidence & guidelines
รายงานการประเมินครั้งที่หกของ IPCC อาศัยหลักฐานทางบรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศเพื่อจำกัดความไวของสภาพภูมิอากาศ เพื่อแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิโลกและระดับคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อไม่นานมานี้นั้นเป็นข้อยกเว้นในช่วงหลายแสนถึงหลายล้านปี และเพื่อแจ้งการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงในอนาคต
History
การรับรู้ยุคน้ำแข็งในอดีตในศตวรรษที่สิบเก้าได้เริ่มการศึกษาภูมิอากาศในอดีต มิลานโควิช (Milankovitch) ได้กำหนดทฤษฎีวงโคจรในต้นศตวรรษที่ยี่สิบ และการถือกำเนิดของการวิเคราะห์ไอโซโทปของแกนน้ำลึกและแกนน้ำแข็งในช่วงกลางศตวรรษที่ยี่สิบได้เปลี่ยนบรรพชีวินวิทยาภูมิอากาศให้เป็นวิทยาศาสตร์เชิงปริมาณ
Debates
- ปัจจัยขับเคลื่อนการสิ้นสุดของยุคน้ำแข็ง
- การที่การบังคับทางวงโคจร ก๊าซเรือนกระจก การหมุนเวียนของมหาสมุทร และการตอบสนองของแผ่นน้ำแข็งรวมกันเพื่อยุติยุคน้ำแข็ง และปัจจัยใดที่มีอิทธิพลเหนือกว่า ยังคงเป็นคำถามที่กำลังมีการศึกษาอยู่
Key figures
- Raymond Bradley
- Milutin Milankovitch
- Wallace Broecker
- Nicholas Shackleton
Related topics
Seminal works
- bradley2015
- cronin2010
Frequently asked questions
- นักวิทยาศาสตร์รู้เรื่องภูมิอากาศก่อนมีเทอร์โมมิเตอร์ได้อย่างไร?
- พวกเขาอ่านบันทึกทางธรรมชาติ เช่น แกนน้ำแข็ง วงปีต้นไม้ และตะกอน ซึ่งมีสัญญาณทางเคมีและชีวภาพที่ทำหน้าที่เป็นตัวแทนสำหรับอุณหภูมิ ปริมาณน้ำฝน และองค์ประกอบของบรรยากาศในอดีต
- เหตุใดอดีตอันไกลโพ้นจึงมีความสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน?
- ภูมิอากาศในอดีตแสดงให้เห็นว่าระบบมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของก๊าซเรือนกระจกและการบังคับทางวงโคจรอย่างไร ซึ่งให้การตรวจสอบที่เป็นอิสระต่อการคาดการณ์และแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันนั้นผิดปกติ