Een nieuw klimaatmodel voorspelt nauwkeurig miljoenen jaren ijstijden

De aarde ervaart seizoensgebonden veranderingen als gevolg van de kanteling van de as (23,43 graden ten opzichte van de evenaar van de zon), waardoor het ene halfrond altijd naar de zon kantelt (en het andere weg) gedurende verschillende delen van het jaar. Vanwege de zwaartekrachtinteracties tussen de aarde, de zon, de maan en de andere planeten van het zonnestelsel heeft de aarde echter in de loop van eonen veranderingen in haar oriëntatie (declinatie) ondergaan. Dit heeft geleid tot aanzienlijke veranderingen in het klimaat op aarde, met name de recessie en uitbreiding van ijskappen als gevolg van grote verschillen in de verdeling van zonlicht en seizoensveranderingen.

Deze perioden van opwarming en afkoeling staan ​​bekend als de interglaciale en interglaciale perioden (“ijstijden”). Een andere interessante verandering is hoe de glaciaal-interglaciale cyclus in de loop van de tijd langzamer is geworden. Terwijl wetenschappers al lang vermoedden dat astronomische krachten verantwoordelijk waren, konden ze deze theorie pas onlangs testen. In een recente studie van een team van Japanse onderzoekers Kloon de sessie van ijstijden tijdens het vroege Pleistoceen (1,6 tot 1,2 miljoen jaar geleden) bevestigde met behulp van een verbeterd computermodel dat astronomische krachten verantwoordelijk waren.

Het team bestaat uit onderzoekers van Instituut voor Atmosferisch en Oceanisch Onderzoek (AORI) Universiteit van Tokio, prof Meteorologisch Onderzoeksinstituut (MRI-JMA), en Nationaal Poolonderzoeksinstituut (NIPR), en Japan Agentschap voor mariene geowetenschap en technologiede Centrum voor Computationele Astrofysica (CfCA-NAOJ), en Onderzoekscentrum voor planetaire verkenning (PERC-CIT). De teamkrant verscheen in het nummer van 15 mei van Communicatie over aarde en milieu (Tijdschrift uitgegeven door natuur).

In de afgelopen 450.000 jaar duurde de ijstijd-interglaciale cyclus van de aarde ongeveer 100.000 jaar – met interglaciale perioden van 70 tot 90.000 jaar en interglaciale perioden van 10.000 jaar. Gedurende 800.000 jaar tijdens de vroege ijstijd (1,6 tot 1,2 miljoen jaar vóór de huidige datum) had de cyclus echter een snellere periode van ongeveer 40.000 jaar. Met behulp van geavanceerde computersimulaties keek het team naar de invloed van astronomische krachten op de ijs-interglaciale cyclus van de aarde en vergeleek deze resultaten met de geologische gegevens.

Takashi Ito, een onderzoeker van CfCA en co-auteur van het artikel, leidde de discussie over astronomische krachten. Zoals uitgelegd in CfCA persberichtDe numerieke simulaties die in deze studie zijn uitgevoerd, reproduceren niet alleen de Pleistocene ijscyclus goed, maar verklaren ook met succes de complexe implicaties van hoe astronomische invloed de cyclus op dat moment aandrijft.We kunnen dit werk beschouwen als een startpunt voor de studie van buitenaardse ijscycli. . actueel”.

Naast het repliceren van de cyclus van deze eerdere periode, onthulde de analyse van de simulatie door het team drie opvallende feiten over de mechanismen die klimaatverandering beheersen. Ze ontdekten met name dat de timing van grote veranderingen in de cyclus rechtstreeks verband houdt met specifieke astronomische verschijnselen. Ze omvatten hoe:

1. Kleine verschillen in de variatie in de richting van de draaiingsas en baan van de aarde hebben een onvermijdelijk effect op de ijstijd.
2. Het begin van de interglaciale periode wordt ook beïnvloed door cyclische veranderingen in de axiale kanteling van de aarde. Maar het wordt voornamelijk bepaald door de positie van de zomerzonnewende in de baan van de aarde in het perihelium.
3. De duur van de interglaciale periode wordt bepaald door veranderingen in de richting van de rotatieas van de aarde en de locatie van de zomerzonnewende.

Deze studie zou grote implicaties kunnen hebben voor de aardwetenschappen, aangezien het aantoont dat een van de belangrijkste krachten die grote verschuivingen in het klimaat van onze planeet beheersen, in de loop van de tijd is veranderd. Dit zou kunnen leiden tot een beter begrip van hoe het klimaat op aarde is geëvolueerd, aangezien astronomen de mate van ijstijd kunnen bepalen door de Big Three-punten uit de analyse van het team toe te passen. Gezien het belang van glaciaal-interglaciale cycli in de evolutie van het leven hier op aarde, kunnen de bevindingen ook implicaties hebben voor de studie van exoplaneten en de zoektocht naar leven.

Kortom, door de dynamiek van het verre zonnestelsel te kennen, kunnen astrofysici en astrobiologen strakkere grenzen stellen aan de huidige bewoonbaarheid van een exoplaneet. Ondertussen zouden de resultaten van deze studie een belangrijke stap kunnen zijn in de richting van een beter begrip van de geologische evolutie van de aarde. “Met de opkomst van geologisch bewijs uit de oudheid is het duidelijk geworden dat het klimaatsysteem van de aarde anders is dan wat het nu is”, voegde Ito eraan toe. “We moeten een ander begrip hebben van de rol van astronomische invloed in het verre verleden.”

Verder lezen: CFCAEn Communicatie tussen natuur, aarde en milieu