Ученые Утрехтского университета в Нидерландах обнаружили, что текущие климатические модели недооценивают потепление, происходящие в Арктике. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Climate of the Past, существует ранее неизвестная климатическая изменчивость возрастом 50 миллионов лет, которая делает значительный вклад в полярное усиление.
Полярное усиление определяется как отношение потепления в высоких широтах к потеплению в низких широтах. Это явление вызвано как атмосферными процессами, так и обратной связью лед-альбедо, в которой таяние льдов приводит к обнажению темных поверхностей, поглощающих больше солнечной энергии и усиливающих нагревание.
Исследование показало, что полярное усиление в геологической эпохе эоцене (56-48 миллионов лет назад), когда Земля была свободна ото льда, было вызвано сугубо атмосферными процессами. Тогда средняя температура поверхности поднялась на 10-16 градусов Цельсия выше доиндустриального уровня. Это гипертермальное явление, известное под названием палеоцен-эоценовый термический максимум, было вызвано циклическими изменениями в орбите Земли (циклы Миланковича).
Ученые использовали метод палеотермометра TEX 86 на основе анализа мембранных липидов архей Nitrososphaera, чтобы реконструировать температуру морской поверхности в тропическом регионе. При более высоких температурах окружающей среды, липидные молекулы имеют больше структур в виде колец, что позволяет сохранить жесткость мембраны. Осадки из кернов, взятых в тропической части Атлантического океана, позволили оценить температуру с разрешением около 4000 лет.
Затем эти температуры сравнивались с колебаниями температуры океанов в высоких широтах, которые ученым уже были известны по реконструкциям температуры глубоких слоев морской воды. Оказалось, что изменчивость температуры в тропиках была эквивалентна изменчивости в высоких широтах во время гипертермальных явлений и циклов Миланковича.
Температуры океана в высоких широтах колебались в два раза сильнее, чем температура тропического поверхностного океана, что подразумевает более теплые полярные регионы. Это свидетельствует о сильных атмосферных обратных связях, не связанных с альбедо. Глобальная средняя температура поверхности моря для эоценовых гипертермальных явлений увеличилась на 1-1,5 градуса Цельсия, что сопоставимо с современными темпами потепления.
Ученые сравнили коэффициент полярного усиления в эоцен с моделями, использующими современные климатические данные, но адаптированными к эоцену. Оказалось, что текущие модели недооценивают полярное усиление. Это может означать, что они также недооценивают влияние потепления в Арктике и Антарктике, что важно для прогнозирования последствий, таких как таяние ледников и вечной мерзлоты.