Cổ khí hậu học
Nghiên cứu về khí hậu trong quá khứ địa chất và lịch sử, được tái tạo từ các kho lưu trữ tự nhiên để tiết lộ cách thức và lý do khí hậu đã thay đổi trước khi các công cụ đo lường tồn tại.
Definition
Cổ khí hậu học là ngành khoa học nghiên cứu về khí hậu trong quá khứ và các nguyên nhân của chúng, sử dụng các ghi chép tự nhiên về khí hậu, được gọi là chỉ số proxy, để tái tạo các điều kiện từ thời kỳ trước khi có các phép đo bằng công cụ.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm việc tái tạo và diễn giải khí hậu trong quá khứ, từ quá khứ địa chất sâu xa qua các kỷ băng hà đến thiên niên kỷ trước. Nó đề cập đến các kho lưu trữ và chỉ số proxy tự nhiên, chẳng hạn như lõi băng, trầm tích biển và hồ, vòng cây, san hô và thạch nhũ, ghi lại các điều kiện trong quá khứ; nhịp điệu quỹ đạo của các chu kỳ băng hà; các chuyển đổi khí hậu đột ngột; và cách bằng chứng cổ khí hậu hạn chế độ nhạy khí hậu và đặt sự thay đổi hiện tại vào bối cảnh dài hạn.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào có thể tái tạo khí hậu trong quá khứ từ các kho lưu trữ tự nhiên?
- Điều gì đã điều hòa các kỷ băng hà tái diễn?
- Khí hậu đã thay đổi đột ngột như thế nào trong quá khứ?
- Quá khứ sâu xa tiết lộ điều gì về độ nhạy khí hậu và hiện tại?
Key theories
- Tái tạo dựa trên chỉ số proxy
- Các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học của các kho lưu trữ tự nhiên phản ứng với khí hậu theo những cách đã được hiệu chỉnh, do đó việc đo lường chúng cho phép tái tạo định lượng nhiệt độ, lượng mưa và thành phần khí quyển trong quá khứ.
- Nhịp điệu quỹ đạo của các kỷ băng hà
- Những thay đổi chậm trong quỹ đạo của Trái đất làm thay đổi sự phân bố ánh sáng mặt trời theo mùa và vĩ độ, điều hòa sự phát triển và suy tàn của các dải băng trong hàng chục nghìn năm.
Mechanisms
Các kho lưu trữ tự nhiên tích tụ từng lớp, khóa chặt các tín hiệu hóa học và sinh học, chẳng hạn như tỷ lệ đồng vị, khí bị mắc kẹt, chiều rộng dải tăng trưởng và tập hợp vi hóa thạch, thay đổi theo khí hậu. Bằng cách xác định niên đại các kho lưu trữ này và hiệu chỉnh các chỉ số proxy dựa trên các quan sát hiện đại, các nhà cổ khí hậu học tái tạo nhiệt độ, thể tích băng và nồng độ khí nhà kính trong quá khứ, và họ liên hệ các thay đổi này với lực đẩy quỹ đạo, các biến đổi núi lửa và mặt trời, và các phản hồi nội tại.
Clinical relevance
Các ghi chép cổ khí hậu tiết lộ toàn bộ phạm vi biến đổi khí hậu tự nhiên, cung cấp các ràng buộc độc lập về độ nhạy khí hậu và cho thấy rằng nồng độ khí nhà kính và tốc độ thay đổi hiện tại là bất thường trong bối cảnh quá khứ địa chất gần đây.
Evidence & guidelines
Báo cáo Đánh giá lần thứ sáu của IPCC dựa trên bằng chứng cổ khí hậu để giới hạn độ nhạy khí hậu, để cho thấy rằng nhiệt độ toàn cầu và mức độ carbon dioxide gần đây là đặc biệt trong hàng trăm nghìn đến hàng triệu năm, và để cung cấp thông tin cho các dự báo về sự thay đổi trong tương lai.
History
Việc công nhận các kỷ băng hà trong quá khứ vào thế kỷ XIX đã khởi xướng nghiên cứu về khí hậu trong quá khứ, Milankovitch đã định lượng lý thuyết quỹ đạo vào đầu thế kỷ XX, và sự ra đời của phân tích đồng vị lõi biển sâu và lõi băng vào giữa thế kỷ XX đã biến cổ khí hậu học thành một khoa học định lượng.
Debates
- Các yếu tố thúc đẩy sự kết thúc kỷ băng hà
- Cách thức lực đẩy quỹ đạo, khí nhà kính, lưu thông đại dương và phản hồi dải băng kết hợp để kết thúc các kỷ băng hà, và yếu tố nào chiếm ưu thế, vẫn là một câu hỏi đang được tranh luận.
Key figures
- Raymond Bradley
- Milutin Milankovitch
- Wallace Broecker
- Nicholas Shackleton
Related topics
Seminal works
- bradley2015
- cronin2010
Frequently asked questions
- Làm thế nào các nhà khoa học biết về khí hậu trước khi có nhiệt kế?
- Họ đọc các kho lưu trữ tự nhiên như lõi băng, vòng cây và trầm tích, với các tín hiệu hóa học và sinh học của chúng đóng vai trò là chỉ số proxy cho nhiệt độ, lượng mưa và thành phần khí quyển trong quá khứ.
- Tại sao quá khứ xa xôi lại quan trọng đối với khí hậu ngày nay?
- Khí hậu trong quá khứ cho thấy hệ thống nhạy cảm như thế nào với những thay đổi về khí nhà kính và lực đẩy quỹ đạo, cung cấp các kiểm tra độc lập về các dự báo và cho thấy những thay đổi hiện tại là bất thường.