النصف الغربي للكرة الأرضية. ائتمان الصورة: ناسا انقر للتكبير
ابتكر العلماء في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) محاكاة حاسوبية تُظهر مناخ الأرض بتفاصيل غير مسبوقة في وقت أكبر انقراض جماعي في تاريخ الكوكب. يقدم العمل دعمًا لنظرية مفادها أن الارتفاع المفاجئ والدراماتيكي في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تسبب في الانقراض الهائل منذ 251 مليون سنة. ظهر البحث في عدد سبتمبر من مجلة الجيولوجيا.
يقول جيفري كيل ، عالم NCAR ، المؤلف الرئيسي: 'تُظهر النتائج كيف يمكن أن يؤثر الارتفاع السريع في درجات الحرارة في الغلاف الجوي على دوران المحيطات ، مما يؤدي إلى قطع الأكسجين عن الأعماق المنخفضة وإطفاء معظم أشكال الحياة'.
ركز كيل والمؤلف المشارك كريستين شيلدز على الأحداث الدرامية في نهاية العصر البرمي ، عندما انقرض ما يقدر بنحو 90 إلى 95 ٪ من جميع الأنواع البحرية ، وكذلك حوالي 70 ٪ من جميع الأنواع البرية. في وقت الحدث ، كانت درجات حرارة أعلى خطوط العرض
أعلى من 18 إلى 54 درجة فهرنهايت (10 إلى 30 درجة مئوية) عن اليوم ، وقد أدى النشاط البركاني المكثف إلى إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي على مدار 700000 عام.
لحل لغز كيفية تأثير هذه الظروف على المناخ والحياة في جميع أنحاء العالم ، تحول الباحثون إلى نموذج نظام المناخ المجتمعي (CCSM). أحد أدوات أبحاث المناخ الرائدة في العالم ، يمكن للنموذج أن يدمج التغيرات في درجات حرارة الغلاف الجوي مع درجات حرارة المحيطات والتيارات. سبق أن درست فرق البحث الانقراض البرمي بنماذج كمبيوتر محدودة أكثر ركزت على مكون واحد من نظام مناخ الأرض ، مثل المحيط.
أشار CCSM إلى أن مياه المحيطات ارتفعت درجة حرارتها بشكل كبير عند خطوط العرض العليا بسبب ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي ، وهو أحد غازات الدفيئة. وصل الاحترار إلى عمق حوالي 10000 قدم (4000 متر) ، مما يتداخل مع عملية الدورة العادية التي تنزل فيها المياه السطحية الباردة ، مما يؤدي إلى وصول الأكسجين والمغذيات إلى أعماق المحيط.
ونتيجة لذلك ، أصبحت مياه المحيطات مقسمة إلى طبقات مع القليل من الأكسجين ، وهي حالة أثبتت أنها مميتة للحياة البحرية. أدى هذا بدوره إلى تسريع الاحترار ، لأن الكائنات البحرية لم تعد تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.
وخلص المؤلفون في المقالة إلى أن 'النتيجة الضمنية لدراستنا هي أن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون كافٍ ليؤدي إلى ظروف غير مواتية للحياة البحرية وأن درجات الحرارة المرتفعة جدًا فوق اليابسة ستسهم في زوال الحياة الأرضية'.
أظهرت محاكاة CCSM أن دوران المحيط كان أكثر ركودًا مما كان يعتقد سابقًا. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر البحث إلى أي مدى يمكن لنماذج الكمبيوتر محاكاة الأحداث المناخية الماضية بنجاح. يبدو أن CCSM يلتقط بشكل صحيح التفاصيل الرئيسية في أواخر العصر البرمي ، بما في ذلك زيادة ملوحة المحيط ودرجات حرارة سطح البحر في خطوط العرض المرتفعة التي يعتقد علماء الأحافير أنها كانت 14 درجة فهرنهايت (8 درجات مئوية) أعلى من الوقت الحاضر.
قدمت النمذجة تحديات فريدة بسبب البيانات المحدودة والاختلافات الجغرافية الهامة بين العصر البرمي والأرض الحالية. كان على الباحثين تقدير متغيرات مثل التركيب الكيميائي للغلاف الجوي ، وكمية ضوء الشمس المنعكس من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي ، وحركة الحرارة والملوحة في المحيطات في وقت تم فيه دمج جميع القارات في العملاق. كتلة الأرض المعروفة باسم بانجيا.
يقول جاي فين ، مدير برنامج ديناميات المناخ في مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية: 'توضح هذه النتائج أهمية معالجة مناخ الأرض كنظام يتضمن عمليات فيزيائية وكيميائية وبيولوجية في الغلاف الجوي والمحيطات وسطح الأرض ، وكلها تعمل بطريقة تفاعلية'. التي مولت البحث. توصلت دراسات أخرى إلى استنتاجات مماثلة. الجديد هنا هو تطبيق نسخة مفصلة من أحد نماذج النظام المناخي الرائدة في العالم ، CCSM ، لفهم كيف أثر ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على الظروف في محيطات العالم وأسطح اليابسة بما يكفي لإحداث انقراض هائل مئات الملايين منذ سنوات. '
المصدر الأصلي: بيان صحفي NCAR