Введение

Изменение статистического распределения климатических элементов в течение длительного периода, вызванное деятельностью человека повышение средней температуры Земли и его последствия. Изменчивость климата охватывает все колебания климата, длящиеся дольше, чем отдельные погодные явления, в то время как термин «изменение климата» относится только к тем колебаниям, которые сохраняются в течение более продолжительного периода времени, обычно десятилетия и более. Изменение климата может относиться к любому периоду в истории Земли, но в настоящее время этот термин чаще всего используется для описания современных изменений климата, часто называемых глобальным потеплением. С начала промышленной революции климат все больше подвергается влиянию человеческой деятельности. Климатическая система получает почти всю энергию от Солнца и излучает энергию в космическое пространство. Баланс между поступающей и исходящей энергией, а также прохождение энергии через климатическую систему, составляет энергетический бюджет Земли. Когда поступающая энергия превышает исходящую, энергетический бюджет Земли становится положительным, и климатическая система нагревается. Если выходит больше энергии, энергетический бюджет становится отрицательным, и Земля охлаждается. Энергия, циркулирующая в климатической системе Земли, проявляется в погоде, которая меняется в географическом масштабе и во времени. Долгосрочные средние значения и изменчивость погоды в регионе формируют климат этого региона. Такие изменения могут быть результатом «внутренней изменчивости», когда естественные процессы, присущие различным частям климатической системы, изменяют распределение энергии. Примеры включают изменчивость в океанских бассейнах, таких как тихоокеанская декадная осцилляция и атлантическая мультидекадная осцилляция. Изменчивость климата также может быть вызвана внешним воздействием, когда события, происходящие за пределами компонентов климатической системы, приводят к изменениям внутри системы. Примерами являются изменения солнечной активности и вулканизм. Изменчивость климата имеет последствия для изменения уровня моря, растительного мира и массовых вымираний; она также оказывает влияние на человеческое общество.

Терминология

Изменчивость климата – это термин, описывающий колебания среднего состояния и других характеристик климата (таких как вероятность или возможность экстремальных погодных явлений и т.д.) "во всех пространственных и временных масштабах, превышающих масштабы отдельных погодных событий". Часть этой изменчивости, по-видимому, не вызвана известными системами и происходит в кажущихся случайными моменты времени. Такая изменчивость называется случайной изменчивостью или шумом. С другой стороны, периодическая изменчивость происходит относительно регулярно и в различных режимах изменчивости или климатических паттернах. Термин "изменение климата" часто используется для обозначения конкретно антропогенного изменения климата. Антропогенное изменение климата вызвано деятельностью человека, в отличие от изменений климата, которые могли произойти в результате естественных процессов Земли. Глобальное потепление стало доминирующим популярным термином в 1988 году, но в научных журналах глобальное потепление относится к увеличению температуры поверхности, в то время как изменение климата включает в себя глобальное потепление и все последствия повышения уровня парниковых газов. Родственный термин, "климатические изменения", был предложен Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в 1966 году для охвата всех форм климатической изменчивости в масштабах времени, превышающих 10 лет, независимо от причины. В 1970-х годах термин "изменение климата" заменил термин "климатические изменения", чтобы подчеркнуть антропогенные причины, поскольку стало ясно, что деятельность человека обладает потенциалом радикально изменить климат.

Причины

В самом широком масштабе скорость поступления энергии от Солнца и скорость её рассеяния в космосе определяют равновесную температуру и климат Земли. Эта энергия распределяется по всему земному шару ветрами, океаническими течениями и другими механизмами, влияющими на климат различных регионов. Факторы, способные формировать климат, называются климатическими факторами воздействия или "вынуждающими механизмами". К ним относятся такие процессы, как изменения солнечной радиации, изменения орбиты Земли, изменения альбедо или отражательной способности континентов, атмосферы и океанов, горообразование и дрейф континентов, а также изменения концентрации парниковых газов. Внешние факторы воздействия могут быть как антропогенными (например, увеличение выбросов парниковых газов и пыли), так и естественными (например, изменения солнечной активности, орбиты Земли, извержения вулканов). Существует множество обратных связей в системе климата, которые могут либо усиливать, либо ослаблять первоначальное воздействие. Также существуют ключевые пороговые значения, превышение которых может привести к быстрым или необратимым изменениям. Некоторые части климатической системы, такие как океаны и ледяные щиты, реагируют на климатические факторы воздействия медленнее, в то время как другие – быстрее. Примером быстрого изменения является охлаждение атмосферы после вулканического извержения, когда вулканический пепел отражает солнечный свет. Тепловое расширение океанической воды после потепления атмосферы происходит медленно и может занять тысячи лет. Возможна и комбинация, например, резкая потеря альбедо в Северном Ледовитом океане при таянии морского льда, за которой следует более постепенное тепловое расширение воды. Климатическая изменчивость также может возникать из-за внутренних процессов. Внутренние, не вызванные внешними факторами, процессы часто включают изменения в распределении энергии в океане и атмосфере, например, изменения в термохалинной циркуляции.

Внутренняя изменчивость

Изменения климата, вызванные внутренней изменчивостью, иногда происходят циклами или колебаниями. Для других типов естественных климатических изменений мы не можем предсказать, когда они произойдут; такие изменения называются случайными или стохастическими. С климатической точки зрения погоду можно считать случайным процессом. Если в какой-то год облачность невелика, возникает энергетический дисбаланс, и океаны могут поглощать дополнительное тепло. Благодаря климатической инерции этот сигнал может "задерживаться" в океане и проявляться в виде изменчивости на более длительных временных масштабах, чем исходные погодные возмущения. Если погодные возмущения полностью случайны и возникают как белый шум, инерция ледников или океанов может преобразовывать это в изменения климата, где колебания большей продолжительности также имеют большую амплитуду – явление, называемое красным шумом. Многие изменения климата имеют как случайный, так и циклический компонент. Такое поведение получило название стохастического резонанса. Половина Нобелевской премии по физике 2021 года была присуждена Клаусу Хассельманну совместно с Сюкуро Манабе за эту работу и связанное с ней моделирование климата. Другую половину премии получил Джорджио Паризи, который вместе с коллегами ввел понятие стохастического резонанса, но в основном за работы в области теоретической физики.

Изменчивость океана и атмосферы

Океан и атмосфера могут совместно спонтанно генерировать внутреннюю климатическую изменчивость, которая может сохраняться на протяжении лет и даже десятилетий. Эти колебания способны влиять на среднюю глобальную температуру поверхности за счет перераспределения тепла между глубокими слоями океана и атмосферой и/или изменения распределения облаков, водяного пара и морского льда, что, в свою очередь, может повлиять на общий энергетический баланс Земли.

Изменения океанских течений

Океанические аспекты изменчивости климата способны генерировать изменчивость в столетних временных масштабах, поскольку океан имеет массу в сотни раз превышающую массу атмосферы, и, следовательно, обладает очень высокой тепловой инерцией. Например, изменения в океанических процессах, таких как термохалинная циркуляция, играют ключевую роль в перераспределении тепла в мировом океане. Океанические течения переносят значительное количество энергии из теплых тропических регионов в более холодные полярные регионы. Изменения, происходившие во время последнего ледникового периода (в техническом смысле, последнего оледенения), показывают, что циркуляция в Северной Атлантике может меняться внезапно и существенно, приводя к глобальным изменениям климата, даже если общий объем энергии, поступающей в климатическую систему, практически не изменялся. Эти масштабные изменения могли быть вызваны так называемыми событиями Генриха, когда внутренняя нестабильность ледниковых щитов приводила к высвобождению огромных айсбергов в океан. Талая вода от ледникового щита характеризуется низкой соленостью и низкой температурой, что и вызывает изменения в циркуляции.

Парниковые газы

В то время как парниковые газы, выделяемые биосферой, часто рассматриваются как обратная связь или внутренний климатический процесс, парниковые газы, выделяемые вулканами, обычно классифицируются климатологами как внешние. Парниковые газы, такие как метан и оксид азота, нагревают климатическую систему, поглощая инфракрасное излучение. Вулканы также являются частью расширенного углеродного цикла. На протяжении очень длительных (геологических) периодов времени они выделяют углекислый газ из земной коры и мантии, компенсируя поглощение осадочными породами и другими геологическими резервуарами углекислого газа. С начала промышленной революции человечество увеличило концентрацию парниковых газов, выбрасывая CO2 в результате сжигания ископаемого топлива, изменяя землепользование посредством обезлесения, а также дополнительно воздействуя на климат аэрозолями (взвешенными частицами в атмосфере) и выбросами микрокомпонентов газов (например, оксидов азота, угарного газа или метана). Другие факторы, включая землепользование, разрушение озонового слоя, животноводство (желудочно-кишечная ферментация у жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, производит метан) и вырубку лесов, также играют свою роль. По оценкам Геологической службы США, вулканические выбросы значительно ниже, чем воздействие текущей деятельности человека, которая генерирует в 100–300 раз больше углекислого газа, чем вулканы. Годовой объем выбросов от человеческой деятельности может превышать объем выбросов, вызванных супервулканическими извержениями, самым недавним из которых было извержение Тоба в Индонезии 74 000 лет назад.

Орбитальные изменения

Небольшие изменения в движении Земли приводят к изменениям в сезонном распределении солнечного света, достигающего поверхности Земли, и в том, как он распределяется по всему земному шару. Существенных изменений в среднем годовом количестве солнечного света не происходит, но могут наблюдаться значительные изменения в его географическом и сезонном распределении. Три типа кинематических изменений – это изменения эксцентриситета орбиты Земли, изменения угла наклона оси вращения Земли и прецессия оси Земли. В совокупности они формируют циклы Миланковича, которые влияют на климат и известны своей корреляцией с ледниковыми и межледниковыми периодами, а также с продвижением и отступлением Сахары.

В течение ледниковых циклов наблюдалась высокая корреляция между концентрациями и температурами. Первоначальные исследования указывали на то, что концентрации запаздывали за температурой, но стало ясно, что это не всегда так. При повышении температуры океана растворимость снижается, что приводит к высвобождению из океана. Обмен между атмосферой и океаном также может зависеть от других аспектов изменения климата. Эти и другие процессы самоподкрепления позволяют небольшим изменениям в движении Земли оказывать существенное влияние на климат и долгосрочные его изменения. Корреляция между солнечными пятнами и климатом в лучшем случае весьма слаба. Три-четыре миллиарда лет назад Солнце излучало всего 75% энергии, которую излучает сегодня. Если бы состав атмосферы был таким же, как сейчас, жидкая вода не могла бы существовать на поверхности Земли. Однако есть свидетельства наличия воды на ранней Земле, в гадейском и архее. Гипотетические решения этого парадокса включают в себя совершенно иную атмосферу с гораздо более высокой концентрацией парниковых газов, чем в настоящее время. В течение последующих примерно 4 миллиардов лет выход энергии Солнца увеличивался. В течение следующих пяти миллиардов лет окончательная гибель Солнца, когда оно превратится в красного гиганта, а затем в белого карлика, окажет значительное влияние на климат, и фаза красного гиганта, возможно, положит конец любой жизни на Земле, которая к тому времени уцелеет.

Вулканизм

Извержения вулканов, которые считаются достаточно мощными, чтобы повлиять на климат Земли в течение более одного года, – это те, которые выбрасывают в стратосферу более 100 000 тонн SO2. Это обусловлено оптическими свойствами SO2 и сульфатных аэрозолей, которые интенсивно поглощают или рассеивают солнечное излучение, формируя глобальный слой сернокислотного тумана. В среднем такие извержения происходят несколько раз в столетие и вызывают похолодание (частично блокируя поступление солнечного излучения к поверхности Земли) на несколько лет. Хотя вулканы технически являются частью литосферы, которая сама по себе является частью климатической системы, МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) однозначно определяет вулканизм как внешний фактор воздействия. Примерами значительных извержений в исторических записях являются извержение горы Пинатубо в 1991 году, которое понизило глобальную температуру примерно на 0,5 °C (0,9 °F) в течение трех лет, и извержение горы Тамбора в 1815 году, вызвавшее «год без лета». В более крупном масштабе – несколько раз каждые 50–100 миллионов лет – извержения крупных магматических провинций выводят значительные объемы магматических пород из мантии и литосферы на поверхность Земли. Углекислый газ, содержащийся в этих породах, затем высвобождается в атмосферу. Небольшие извержения, при которых в стратосферу поступает менее 0,1 млн тонн диоксида серы, оказывают лишь незначительное влияние на атмосферу, поскольку изменения температуры сопоставимы с естественной изменчивостью. Однако, поскольку менее мощные извержения происходят гораздо чаще, они также оказывают существенное воздействие на атмосферу Земли.

Тектоника плит

На протяжении миллионов лет движение тектонических плит перестраивает глобальные участки суши и океана и формирует рельеф. Это может влиять как на глобальные, так и на локальные закономерности климата, атмосферы и океанической циркуляции. Положение континентов определяет геометрию океанов и, следовательно, влияет на схемы океанического течения. Расположение морей играет важную роль в контроле за переносом тепла и влаги по всей планете, а значит, и в определении глобального климата. Недавним примером тектонического контроля над океанической циркуляцией является образование Панамского перешейка около 5 миллионов лет назад, которое прекратило прямое смешение Атлантического и Тихого океанов. Это оказало сильное влияние на океанскую динамику, которая сейчас проявляется в Гольфстриме и, возможно, привело к оледенению Северного полушария. В карбоновом периоде, примерно 300–360 миллионов лет назад, тектоника плит могла спровоцировать масштабное хранение углерода и усиление оледенения. Геологические свидетельства указывают на существование "мегамуссонной" циркуляции во времена суперконтинента Пангеи, а климатическое моделирование показывает, что существование суперконтинента способствовало формированию муссонов. Размер континентов также имеет значение. Благодаря стабилизирующему влиянию океанов на температуру, годовые колебания температуры обычно меньше в прибрежных районах, чем во внутренних. Следовательно, у более крупного суперконтинента будет большая площадь с ярко выраженной сезонностью климата, чем у нескольких небольших континентов или островов.

Другие механизмы

Предполагается, что ионизированные частицы, известные как космические лучи, могут влиять на облачность и, следовательно, на климат. Поскольку Солнце защищает Землю от этих частиц, изменения в солнечной активности также могли косвенно влиять на климат. Для проверки этой гипотезы в ЦЕРН был разработан эксперимент CLOUD, который показал, что влияние космических лучей слишком слабо, чтобы заметно воздействовать на климат. Существуют доказательства того, что падение астероида Чиксулуб около 66 миллионов лет назад оказало серьезное воздействие на климат Земли. В атмосферу было выброшено большое количество сульфатных аэрозолей, что привело к снижению глобальной температуры до 26 °C и установило температуры ниже нуля на период от 3 до 16 лет. Восстановление после этого события заняло более 30 лет. Также изучалось возможное влияние масштабного применения ядерного оружия на климат. Предполагается, что сажа, выбрасываемая в результате крупных пожаров, блокирует значительную часть солнечного света на срок до года, вызывая резкое падение температуры в течение нескольких лет. Это возможное событие известно как «ядерная зима». Использование земель человеком влияет на количество солнечного света, отражаемого поверхностью, и на концентрацию пыли. Формирование облаков зависит не только от количества воды в воздухе и температуры, но и от количества аэрозолей, таких как пыль. В глобальном масштабе больше пыли доступно в регионах с сухими почвами, скудной растительностью и сильными ветрами.

Доказательства и измерения изменения климата

Палеоклиматология – это изучение изменений климата на протяжении всей истории Земли. Она использует разнообразные прокси-методы из наук о Земле и биологии для получения данных, сохранившихся в таких объектах, как горные породы, осадочные отложения, ледяные щиты, годичные кольца деревьев, кораллы, раковины и микроископаемые. Затем эти данные используются для определения прошлых состояний различных климатических регионов Земли и её атмосферной системы. Прямые измерения обеспечивают более полное представление об изменчивости климата.

Прямые измерения

Изменения климата, произошедшие после широкого распространения измерительных приборов, могут быть непосредственно наблюдаемы. С середины XIX века доступны достаточно полные глобальные данные о температуре поверхности. Дальнейшие наблюдения получены косвенно из исторических документов. Спутниковые данные об облачности и осадках доступны с 1970-х годов. Историческая климатология – это изучение исторических изменений климата и их влияния на историю и развитие человечества. Основные источники включают письменные записи, такие как саги, хроники, карты и литература по краеведению, а также изобразительные материалы, такие как картины, рисунки и даже наскальное искусство. Изменчивость климата в недавнем прошлом может быть выведена из изменений в моделях расселения и земледелия. Археологические свидетельства, устная история и исторические документы могут дать представление о прошлых изменениях климата. Изменения климата были связаны с подъемом и крахом различных цивилизаций. Стресс, недостаток осадков или неподходящая температура могут влиять на скорость роста деревьев, что позволяет ученым делать выводы о климатических тенденциях, анализируя ширину годичных колец. Эта наука называется дендроклиматологией. Ледники оставляют после себя морены, содержащие множество материалов, включая органические вещества, кварц и калий, которые можно датировать, фиксируя периоды наступления и отступления ледника. Анализ льда из кернов, извлеченных из ледниковых щитов, таких как Антарктический ледниковый щит, позволяет установить связь между температурой и глобальными колебаниями уровня моря. Воздух, заключенный в пузырьках льда, также может раскрыть изменения концентрации CO2 в атмосфере в далеком прошлом, задолго до современного антропогенного воздействия. Изучение этих ледяных кернов стало важным индикатором изменений CO2 на протяжении тысячелетий и продолжает предоставлять ценную информацию о различиях между древней и современной атмосферой. Отношение 18O/16O в образцах кальцита и ледяных кернов, используемое для определения температуры океана в прошлом, является примером прокси-метода определения температуры. Остатки растений, и в особенности пыльца, также используются для изучения изменений климата. Распространение растений меняется в зависимости от климатических условий. Различные группы растений имеют пыльцу с характерной формой и текстурой поверхности, а поскольку внешняя оболочка пыльцы состоит из очень прочного материала, она устойчива к разложению. Изменения в типе пыльцы, обнаруженной в различных слоях отложений, указывают на изменения в растительных сообществах. Эти изменения часто являются признаком изменения климата. Например, пыльцевые анализы использовались для отслеживания изменений в растительном покрове на протяжении четвертичных оледенений и особенно после последнего ледникового максимума. Остатки жуков часто встречаются в пресноводных и наземных отложениях. Различные виды жуков обычно встречаются в разных климатических условиях. Учитывая длительную эволюционную историю жуков, чей генетический состав существенно не изменился за тысячелетия, знание современного климатического ареала различных видов и возраста отложений, в которых найдены останки, позволяет реконструировать прошлые климатические условия.

Анализ и неопределенности

Одна из трудностей в обнаружении климатических циклов заключается в том, что климат Земли менялся нециклично на протяжении большей части палеоклиматологических временных масштабов. В настоящее время мы находимся в периоде антропогенного глобального потепления. В более широком временном масштабе Земля выходит из последнего ледникового периода, охлаждается после голоценового климатического оптимума и нагревается после "Малого ледникового периода", что означает, что климат постоянно менялся на протяжении последних примерно 15 000 лет. В теплые периоды колебания температуры часто имеют меньшую амплитуду. Плейстоцен, характеризующийся повторяющимися оледенениями, сформировался из более стабильных условий миоцена и плиоцена. Климат голоцена был относительно стабильным. Все эти изменения затрудняют поиск циклического поведения в климате. Положительная обратная связь, отрицательная обратная связь и экологическая инерция суша-океан-атмосфера часто ослабляют или обращают вспять незначительные эффекты, будь то вызванные орбитальными факторами, изменениями солнечной активности или колебаниями концентрации парниковых газов. Некоторые механизмы обратной связи, связанные с такими процессами, как облакообразование, также остаются неопределенными; существуют конкурирующие теории относительно влияния на климатические температуры, например, в отношении гипотезы Ирис и гипотезы CLAW, для конденсационных следов, естественных перистых облаков, океанического диметилсульфида и наземного аналога.

Растительность

Изменение типа, распределения и площади растительности может произойти при изменении климата. Некоторые изменения климата могут привести к увеличению осадков и потеплению, что способствует улучшению роста растений и последующему поглощению CO2 из атмосферы. Хотя увеличение CO2 может быть полезно для растений, некоторые факторы способны снизить этот эффект. В случае экологических изменений, таких как засуха, повышенная концентрация CO2 не принесет растениям пользы. Таким образом, даже если изменение климата увеличивает выбросы CO2, растения часто не могут использовать этот прирост из-за других экологических стрессоров. Однако, поглощение CO2, как ожидается, повлияет на скорость многих естественных циклов, например, на скорость разложения растительного опада. Постепенное потепление в регионе приведет к более раннему цветению и плодоношению, что изменит сроки жизненных циклов зависящих от них организмов. Напротив, похолодание замедлит биоциклы растений. Более масштабные, быстрые или резкие изменения, однако, могут вызвать стресс у растительности, быструю потерю растений и опустынивание в определенных условиях. Примером этого является коллапс карбоновых тропических лесов (CRC) – событие вымирания, произошедшее 300 миллионов лет назад. В то время обширные тропические леса покрывали экваториальные регионы Европы и Америки. Изменение климата привело к их разрушению, внезапно раздробив среду обитания на изолированные "острова" и вызвав вымирание многих видов растений и животных. Быстрые или значительные изменения климата могут привести к массовым вымираниям, когда организмы оказываются неспособны адаптироваться к изменившимся условиям.

Человечество

Крушение прошлых цивилизаций, таких как цивилизация майя, может быть связано с циклами выпадения осадков, особенно с засухами, которые в данном случае также коррелируют с Тёплым бассейном Западного полушария. Примерно 70 000 лет назад извержение супервулкана Тоба привело к особо холодному периоду во время ледникового периода, что могло вызвать генетическое "узкое место" в популяциях людей.

Ледники и ледяные щиты

Ледники считаются одними из наиболее чувствительных индикаторов изменения климата. Их размер определяется балансом масс между поступлением снега и таянием. По мере повышения температуры ледники отступают, если только увеличение снегопадов не компенсирует дополнительное таяние. Рост и сокращение ледников обусловлены как естественной изменчивостью, так и внешними факторами. Изменчивость температуры, осадков и гидрологии может существенно влиять на эволюцию ледника в течение определенного сезона. Наиболее значимыми климатическими процессами с середины до конца плиоцена (около 3 миллионов лет назад) являются ледниковые и межледниковые циклы. Современный межледниковый период (голоцен) длится около 11 700 лет. Сформированные орбитальными вариациями, такие явления, как рост и падение континентальных ледяных щитов и значительные изменения уровня моря, способствовали формированию климата. Однако другие изменения, включая события Хенриха, события Дансгаарда-Оешегера и Поздний дриас, демонстрируют, что ледниковые колебания также могут влиять на климат независимо от орбитальных воздействий.

Изменение уровня моря

Во время последнего ледникового максимума, около 25 000 лет назад, уровень моря был примерно на 130 м ниже, чем сегодня. Последующая деглациация характеризовалась быстрым изменением уровня моря. В начале плиоцена глобальные температуры были на 1–2˚C теплее, чем нынешние, при этом уровень моря был на 15–25 метров выше, чем сегодня.

Морской лед

Морской лед играет важную роль в климате Земли, поскольку влияет на общее количество солнечного света, отражаемого обратно в космос. В прошлом океаны Земли неоднократно были почти полностью покрыты морским льдом, когда Земля находилась в так называемом состоянии «Земля-снежок», и полностью лишены льда в периоды теплого климата. При большом количестве морского льда в глобальном масштабе, особенно в тропиках и субтропиках, климат становится более чувствительным к внешним воздействиям, так как обратная связь альбедо льда очень сильна.

История климата

Различные климатические факторы обычно находятся в состоянии изменения на протяжении геологического времени, и некоторые процессы, определяющие температуру Земли, могут быть саморегулирующимися. Например, в период «Земли-снежка» обширные ледниковые щиты простирались до экватора Земли, покрывая почти всю её поверхность, и очень высокое альбедо создавало крайне низкие температуры, в то время как накопление снега и льда, вероятно, удаляло углекислый газ посредством осаждения из атмосферы. Однако отсутствие растительности, поглощающей атмосферный CO2, выделяемый вулканами, означало, что парниковый газ мог накапливаться в атмосфере. Также отсутствовали обнаженные силикатные породы, которые используют CO2 в процессе выветривания. Это привело к потеплению, которое впоследствии растопило лёд и вернуло температуру Земли к прежним значениям.

Термомаксимум палео-эоцена

Термический максимум палеоцена-эоцена (PETM) был периодом времени, характеризующимся повышением глобальной средней температуры более чем на 5–8 °C в течение всего события. Это климатическое событие произошло на границе палеоценовой и эоценовой геологических эпох. Во время события в атмосферу было выброшено большое количество метана – мощного парникового газа. PETM служит своего рода "наглядным примером" для изучения современных изменений климата, поскольку выбросы парниковых газов происходили в относительно короткий с геологической точки зрения промежуток времени.

Современные изменения климата и глобальное потепление

В результате выбросов парниковых газов глобальные температуры на поверхности Земли начали повышаться. Глобальное потепление – это один из аспектов современного изменения климата, термин, который также охватывает наблюдаемые изменения в характере осадков, траекториях штормов и облачности. Вследствие этого, ледники по всему миру значительно сокращаются. Сухопутные ледяные щиты Антарктиды и Гренландии теряют массу с 2002 года, а с 2009 года темпы потери массы льда ускорились. Глобальный уровень моря повышается из-за теплового расширения и таяния льдов. Уменьшение площади и толщины арктического морского льда за последние несколько десятилетий является дополнительным доказательством стремительных изменений климата.

Изменчивость между регионами

В дополнение к глобальной климатической изменчивости и глобальному изменению климата во времени, одновременно в различных физических регионах происходят многочисленные климатические колебания. Поглощение океанами около 90% избыточного тепла привело к тому, что температура поверхности суши растет быстрее, чем температура поверхности моря. Эти различия являются основой для исследований возможного глобального каскада критических точек.