一项旨在了解过去4.85亿年里地球气候状况的雄心勃勃的研究，揭示了一段温度剧烈变化的历史，其远超科学家们此前意识到的高温，提醒了世人地球已经历了多大的变化，并对人为导致的前所未有的变暖速度发出了警告。
过去4.85亿年间的PhanDA全球平均地表温度。（Judd et al.《科学》2024）
在今日发表于《科学》的这一时间轴研究中，根据其多人国际作者团队的说法，是迄今为止对地球过去温度最严格的重建。该研究结合了超过15万件化石证据和最先进的气候模型，展示了二氧化碳与全球温度之间的密切联系，揭示了在复杂动物生命史的大部分时间里，世界都处在一个温暖得多的状态。
该研究呈现了一条全球平均地表温度曲线，揭示了在显生宙的大部分时间里，地球温度的变化比之前认为的要大。显生宙为一个地质时期，其间生命多样化，在陆地上繁衍生息，经历了多次大灭绝。这条曲线还证实了地球的温度与大气二氧化碳的含量密切相关。
用于PhanDA重建的代理和模型数据。（Judd et al.《科学》2024）
尽管研究人员可以创建5.4亿年前的模拟，但该研究的温度曲线主要集中在过去的4.85亿年，因为在此之前的温度地质数据有限。“很难找到这么古老的化石，并且里面保存着温度指标——即使是4.85亿年前的，我们也没有那么多。我们能追溯的距离有限，”共同作者、亚利桑那大学古气候学家Jessica Tierney表示。
该团队使用了一种称为数据同化的方法绘制了温度曲线。这使他们能够将地质记录和气候模型的数据结合起来，从而对古代气候有一个更全面的了解。尽管数据同化被广泛应用于现代天气预报，并被用来重建较短时间内的温度，但该研究发布的时间轴是科学家迄今为止制作的最长、最详细的时间轴。
未参与该研究的英国利兹大学生物地球化学家和数值建模师Benjamin Mills认为，由于该研究采用了数据同化方法，因而也比其他估算更准确。“这会有助于评估长期温度变化背后的驱动过程，以及稳定或破坏地球气候的自然机制，”Mills在和该研究配套发表于《科学》的一篇分析评论中写道。
显生宙温度史。（Judd et al.《科学》2024）
新的曲线显示，显生宙的温度变化比之前以为的要大得多。在此期间，全球平均地表温度在11-36摄氏度之间变化。极端高温的时期通常与大气中温室气体二氧化碳水平的升高有关。“这项研究清楚地表明，二氧化碳是整个地质时期全球温度的主要控制因素，”Tierney指出。“当二氧化碳含量低时，温度就低；当二氧化碳含量高时，温度就会变高。”
整个显生宙的气候状态。（Judd et al.《科学》2024）
研究结果还表明，地球目前的全球平均地表温度为15摄氏度，比显生宙的大部分时间都要低。但是，人为气候变化造成的温室气体排放目前正在以比显生宙最快变暖事件更快的速度使地球变暖。变暖的速度使世界各地的物种和生态系统处于危险之中，并导致海平面迅速上升。显生宙期间的其他一些快速气候变化事件引发了大规模物种灭绝。“人类，以及与我们共享地球的物种，都适应了凉爽的气候，”Tierney说。“迅速让我们所有都进入一种更温暖的气候是件危险的事情。”
该团队表示，这项研究的新温度时间轴解答了许多问题，也提出了许多问题。发现全球平均温度超过了35摄氏度意味着地球上的某些地方甚至更热。即使是最顽强的现代物种也会在这样闷热的环境中枯萎。未参与该研究的宾夕法尼亚大学气候学家和地球物理学家Michael E. Mann表示，他也对地球在过去变得如此温暖的说法感到惊讶。他认为，该研究的发现支持了许多科学家的担忧，即地球系统中的反馈循环可能会导致比大多数气候模型预测的要高得多的温度。但也有可能是数据同化假设了太多的变暖，而遗漏了可能阻止失控的温室效应的因素。“虽然我对作者们这项雄心勃勃、深思熟虑的研究喝彩，但我对具体的量化结论持有怀疑，”Mann说。
显生宙温度与大气二氧化碳的关系。（Judd et al.《科学》2024）
未参与该研究的气候学家Gavin Schmidt认为：“这是用一种全新的、雄心勃勃的方法来解决一个具有挑战性的问题，但仍有许多不确定因素没有考虑在内。人们希望在后续研究中进一步探索这一点——但这可能需要一段时间。在古气候领域，没有什么是最后的定论，但这是一项巨大的努力，它确实为方法论标准奠定了基础。”
该研究的另一项发现与气候敏感度有关，气候敏感度是衡量二氧化碳增加一倍时气候变暖程度的指标。“我们发现二氧化碳和温度不仅密切相关，而且在4.85亿年间一直以同样的方式相关。我们没有发现气候在炎热或凉爽时更敏感，” Tierney说。
（文/牛静美）
【参考来源：】
Judd et al.《地球表面温度的4.85亿年历史》《科学》2024（开放获取）
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk3705
Benjamin Mills《穿越时间的炎热与凉爽的地球》《科学》2024（开放获取）
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1526
https://news.arizona.edu/news/study-over-nearly-half-billion-years-earths-global-temperature-has-changed-drastically-driven
https://www.realclimate.org/index.php/archives/2024/09/phantastic-job/
