地球科学家绘制了过去6600万年大气二氧化碳变化图

由于过去几个世纪人类广泛燃烧化石燃料，如今大气中的二氧化碳含量达到了至少几百万年以来的最高水平。

但是，百万分之419 (ppm)(目前大气中温室气体的浓度)在地球历史中处于什么位置呢?

国际科学家界正在通过检查地质记录中的大量标记来解决这个问题，其中犹他大学地质学家做出了重要贡献，这些标记提供了有关古代大气成分的线索。他们的初步研究发表在本周的《科学》杂志上，重建了新生代的 CO 2浓度，这个时代始于 6600 万年前恐龙的灭绝和哺乳动物的崛起。

该研究的通讯作者之一、U 地质学教授Gabe Bowen表示，冰川中含有气泡，为科学家提供了80 万年前二氧化碳水平的直接证据。但这一记录并没有深入到地质历史的深处。

“一旦失去了冰芯，你就失去了直接证据。你不再有可以分析的大气气体样本，”鲍文说。“所以你必须依靠间接证据，也就是我们所说的代理证据。这些代理很难使用，因为它们是间接的。”

地质记录中的“代理”

这些指标包括矿物中的同位素、化石树叶的形态以及反映大气化学的其他地质证据。其中一个指标源自 U 地质学家 Thure Cerling 的基本发现，他本人也是这项新研究的合著者，他过去的研究确定古代土壤中的碳同位素可以指示过去的 CO 2水平。

但这些代理的强度各不相同，而且大多数只涵盖过去的一小部分。该研究小组名为新生代 CO 2代理整合项目(CenCO 2 PIP)，由哥伦比亚大学气候科学家Bärbel Hönisch组织，着手评估、分类和整合可用代理，以创建大气 CO 2的高保真记录。

“这代表了过去 6600 万年来解释 CO 2 的一些最具包容性和统计上最精确的方法，”合著者、博文实验室的博士后研究员达斯汀·哈珀 (Dustin Harper)说。“一些新的收获是，我们能够结合来自不同沉积物档案的多个代理，无论是在海洋还是陆地上，而这实际上还没有达到如此规模。”

这项新研究是来自 16 个国家的约 90 名科学家的集体努力。在多个机构数十项资助的资助下，该小组希望最终重建5.4 亿年前复杂生命诞生之初的CO 2记录。

在工业革命初期，当人类开始燃烧煤炭，然后是石油和天然气来为经济提供燃料时，大气中的 CO 2浓度约为 280 ppm。当这些化石燃料燃烧时，吸热气体会释放到空气中。

展望未来，到 2100 年，浓度预计将攀升至 600 至 1,000 ppm，具体取决于未来的排放率。目前尚不清楚这些未来水平将如何影响气候。

但是，威尔克斯气候与政策中心主任、生物学教授威廉·安德雷格 (William Anderegg)表示，拥有过去 CO 2水平的可靠地图可以帮助科学家更准确地预测未来的气候。

安德雷格说：“这是一个极其重要的综合，对未来的气候变化也有影响，特别是我们需要了解地球系统的关键过程和组成部分，以预测气候变化的速度和幅度。”

今天的 419 ppm 是 1400 万年来最高的二氧化碳浓度

过去，当地球温暖得多时，CO 2的含量比现在高得多。尽管如此，今天记录的 419 ppm 代表着一个陡峭且可能危险的峰值，并且在近代地质史上是前所未有的。

“到了 800 万年前，CO 2水平可能有 5% 的可能性高于今天，”Bowen 说，“但实际上，我们必须追溯到 1400 万年前，才能看到我们认为的今天的水平。”

换句话说，人类活动在几代人的时间内显着改变了大气。结果，全球气候系统显示出令人震惊的破坏迹象，例如强大的风暴、长期干旱、致命的热浪和海洋酸化。

深入了解大气 CO 2随地质时间的变化对于破译和学习地球历史的各种特征也至关重要。大气中CO 2和气候的变化可能导致大规模灭绝以及进化创新。

例如，在新生代，CO 2的长期下降和相关的气候变冷可能推动了植物生理、物种竞争和优势地位的变化，进而影响了哺乳动物的进化。

“因此，更深入地了解 CO 2过去的趋势对于了解现代物种和生态系统如何产生以及未来的发展至关重要，”该研究指出。