一項關於古代大氣二氧化碳含量和相應溫度的大規模新研究為地球氣候可能的走向描繪了一幅令人生畏的圖景。這項研究涵蓋了過去6,600萬年的地質記錄，將目前的濃度與深層時間連結起來。除此之外，研究還表明，大氣中的二氧化碳上一次持續達到今天人類驅動的水平是在1400 萬年前——比一些現有評估所顯示的時間要長得多。

報告斷言，長期氣候對溫室氣體高度敏感，其連帶效應可能持續數千年。

這項研究由來自16 個國家的80 多名研究人員歷時7 年完成。該研究最近發表在《科學》雜誌。

哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的地球化學家Bärbel Hönisch 說：”我們早就知道，向大氣中添加二氧化碳會使溫度升高。這項研究讓我們更清楚地了解氣候在長時間尺度上的敏感度。”

過去6600 萬年的氣溫和大氣二氧化碳濃度。底部數字表示過去的數百萬年；右側數字表示以百萬分之一為單位的二氧化碳。較熱的顏色表示溫度較高的明顯時期；較深的藍色表示溫度較低的時期。人字形實線描繪了當時的二氧化碳水平；其周圍的陰影區域反映了曲線的不確定性。資料來源：Gabe Bowen，猶他大學

重新定義氣候敏感性

主流估計表明，從幾十年到幾百年的尺度來看，大氣中的二氧化碳每增加一倍，全球平均氣溫就會升高1.5 到4.5 攝氏度（2.7 到8.1 華氏度）。然而，最近至少有一份被廣泛閱讀的研究報告認為，目前的共識低估了地球的敏感性，認為每一倍就會導致3.6 到6 攝氏度的升溫。無論如何，從目前的趨勢來看，所有的估計都使地球升溫接近或超過本世紀可能達到的2℃，而許多科學家都認為，如果可能的話，我們必須避免升溫2℃。

二氧化碳濃度的歷史趨勢

17 世紀末，空氣中的二氧化碳含量約為百萬分之280（ppm）。現在，我們的空氣中的二氧化碳濃度已達到百萬分之420，增加了約50%；到本世紀末，我們的空氣中的二氧化碳濃度可能會達到百萬分之600 或更高。因此，我們已經處於不確定的暖化曲線的某處，自19 世紀末以來，氣溫上升了約1.2 攝氏度（2.2 華氏度）。

無論氣溫最終表現如何，對未來暖化的大多數估計都來自於對過去氣溫與二氧化碳含量關係的研究。為此，科學家分析了各種材料，包括冰芯中的氣泡、古代土壤和海洋沉積物的化學成分以及化石植物葉片的解剖結構。

格陵蘭冰原的邊緣，最近的融化使這裡的地面變得光禿禿的。圖片來源：Kevin Krajick/地球研究所

聯盟的成員並沒有收集新的數據；相反，他們根據不斷發展的知識，共同對已發表的研究進行分類，以評估其可靠性。根據新的研究結果，他們剔除了一些他們認為過時或不完整的研究，並根據最新的分析技術重新校準了其他研究。然後，他們根據迄今為止的所有證據，計算出了一條新的二氧化碳與溫度的6600 萬年曲線，並就所謂的”地球系統敏感性”達成了共識，按照這個標準，二氧化碳每增加一倍，地球溫度就會升高5 到8 攝氏度。

了解地球系統敏感性

需要注意的是：地球系統敏感性描述的是數十萬年的氣候變化，而不是與人類息息相關的幾十年或幾百年的氣候變化。作者說，從長遠來看，溫度的升高可能來自於相互交織的地球過程，這些過程超出了空氣中二氧化碳產生的直接溫室效應。這些過程包括極地冰蓋的融化，這將降低地球反射太陽能的能力；陸地植物覆蓋的變化；以及雲層和大氣氣溶膠的變化，這些變化可能會提高或降低溫度。

“如果你想讓我們告訴你2100 年的氣溫是多少，這並不能告訴你。但它確實對目前的氣候政策有影響，”共同作者、衛斯理安大學的古氣候學家達納-羅耶說。”它加強了我們已經知道的事實。它也告訴我們，存在著將持續數千年的緩慢的級聯效應。”

霍尼希說，這項研究將對試圖預測未來幾十年會發生什麼的氣候建模人員有所幫助，因為他們將能夠把新的強有力的觀測結果納入他們的研究中，並將在短時間尺度和長時間尺度上運行的過程區分開來。她指出，該專案的所有數據都可以在一個開放的資料庫中獲得，並將滾動更新。

完善二氧化碳與溫度的關係

這項新研究涵蓋了所謂的新生代，並沒有從根本上改變二氧化碳與溫度之間公認的關係，但它加強了對某些時段的理解，並完善了對其他時段的測量。

從大約6,600 萬年前到5,600 萬年前這段最遙遠的時期一直是個謎，因為當時地球上基本上沒有冰，但一些研究表明二氧化碳濃度相對較低。這使人們對二氧化碳與溫度的關係產生了一些懷疑。然而，當研究小組排除了他們認為最不可靠的估計值後，他們確定二氧化碳濃度實際上相當高，約為百萬分之六百到七百，與本世紀末可能達到的濃度相當。

研究人員證實了人們長期以來的看法，即最熱的時期是大約5000 萬年前，當時的二氧化碳含量高達1600 ppm，氣溫比現在高出12 攝氏度。但到了大約3,400 萬年前，二氧化碳含量下降到足以讓今天的南極冰蓋開始形成。在經歷了一些起伏之後，二氧化碳進一步長期下降，在此期間，許多現代動植物的祖先開始進化。論文作者說，這顯示二氧化碳的變化不僅影響氣候，也影響生態系統。

對現代氣候的影響

新的評估結果表明，大約1,600 萬年前，二氧化碳濃度最後一次持續高於現在的水平，約為480 ppm；到1,400 萬年前，二氧化碳濃度下降到今天人類造成的420 ppm 水平。之後，二氧化碳濃度持續下降，到大約250 萬年前，二氧化碳濃度達到約270 或280 ppm，引發了一系列冰河時期。大約40 萬年前現代人類出現時，二氧化碳含量仍處於或低於這一水平，並持續到大約250 年前我們開始大規模破壞大氣層。

研究報告的共同作者、猶他大學教授加布里埃爾-鮑恩（Gabriel Bowen）說：「不管氣溫究竟變化了多少度，很明顯，我們已經把地球帶入了我們這個物種從未見過的狀況。這應該讓我們停下來，質疑什麼是正確的前進道路。”

該聯盟現已發展成為一個更大的項目，旨在描繪從5.4億年前到現在的整個新生代時期二氧化碳和氣候的演變。

編譯自/ ScitechDaily