急激な気候変動

急激な気候変動は、気候システムがそのエネルギーバランスによって決まる速度で遷移を強いられるときに起こる。遷移速度は外部強制力の変化率よりも速いが^[1]、これには隕石衝突などの突発的な強制力イベントが含まれることもある。^{[2]したがって、急激な気候変動は}気候の変動性を超えた変化である。過去のイベントには、石炭紀熱帯雨林の崩壊の終焉、^[3] ヤンガードリアス、^[4] ダンスガード・オシュガー事象、ハインリッヒ事象、そしておそらく暁新世-始新世温暖化極大期^[5]が含まれる。この用語は、気候変動の文脈では、人間の生涯の時間スケールで検出可能な突然の気候変動を説明するためにも使用される。このような突然の気候変動は、気候システム内のフィードバックループ^[6]または気候システムの転換点の結果である可能性がある。

科学者は突発的な出来事について語るときに異なる時間スケールを使うことがある。例えば、暁新世・始新世温暖極大期の始まりの期間は数十年から数千年の間であった可能性がある。それに比べて気候モデルは、温室効果ガスの排出が続くと、地球の地表付近の温度は2047年には過去150年間の通常の変動範囲から外れる可能性があると予測している^。[7]

急激な気候変動は、物理学的観点からも、影響の観点からも定義できます。「物理学的観点からは、原因となる強制力よりも速い時間スケールで気候システムが別のモードに移行することです。影響の観点からは、急激な変化は、人間や自然システムが適応するのが困難なほど急速かつ予期せず発生する変化です。これらの定義は補完的です。前者は、急激な気候変動がどのように起こるかについての洞察を与え、後者は、なぜそれについて多くの研究が行われているのかを説明します。」^[8]

突然と表現される出来事のタイムスケールは劇的に変化する可能性がある。氷床コアで測定されたヤンガードリアス期末のグリーンランドの気候の変化は、数年のタイムスケールで突然+10 °C（+18 °F）の温暖化を示唆している。^[9]その他の突然の変化としては、11,270年前のグリーンランドでの+4 °C（+7.2 °F）^{[10]や、22,000年前の}南極での突然の+6 °C（11 °F）の温暖化がある。^[11]

対照的に、暁新世-始新世温暖極大期は数十年から数千年の間に始まった可能性がある。最後に、地球システムのモデルは、温室効果ガスの排出が続くと、2047年には地球の地表付近の温度が過去150年間の変動範囲から外れる可能性があると予測している。^[7]

古気候記録では、急激な気候変動の期間がいくつか特定されています。注目すべき例としては、次のものがあります。

• 過去10万年間の氷河期の氷床コア記録では、ダンスガード・オシュガーサイクルと呼ばれる約25回の気候変動が確認されています。 ^[12]
• ヤンガードリアス期、特にその突然の終焉。これはダンスガード・オシュガーサイクルの中で最も新しいもので、12,900年前に始まり、約11,600年前に再び温暖湿潤気候状態に戻った。^[要出典] 「地域の気候を直接表す変数のこれらの変化の極度の急速さは、最終氷期の終わりに起こった出来事が北大西洋の気候システムにおける何らかの閾値またはトリガーに対する反応であった可能性があることを示唆している」と示唆されている。^[13]この出来事のモデルは、熱塩循環の混乱に基づいており、他の研究によって裏付けられている。^[14]
• 5500万年前に起きた暁新世・始新世温暖化極大期は、メタンクラスレートの放出によって引き起こされた可能性があるが[ 15 ] ^、代替メカニズムの可能性も特定されている^[16]。これは急速な海洋酸性化と関連していた^[17]。
• ペルム紀・三畳紀の絶滅イベントでは、最大95％の種が絶滅しましたが、これは地球の気候の急激な変化に関連していると仮説が立てられています。^{[18] [19]}陸上の生命が回復するまでに3000万年かかりました。^[20]
• 石炭紀の熱帯雨林の崩壊は3億年前に起こり、その時に熱帯雨林は気候変動によって壊滅した。より寒く乾燥した気候は陸上の脊椎動物の主たる形態である両生類の生物多様性に深刻な影響を及ぼした。^[3]

氷河湖の壊滅的な干上がりに関連する急激な気候変動もあります。その一例は、アガシー氷河湖の干上がりに関連する8.2 キロ年イベントです。^[21]もう 1 つの例は、約 14,500 年前 ( BP ) の南極寒冷逆転で、これはおそらく南極氷床^[22]またはローレンタイド氷床[ ^23]からの融解水の脈動によって引き起こされたと考えられています。これらの急速な融解水の放出イベントは、ダンスガード・オシュガー サイクルの原因であると仮定されています。^[24]

オックスフォード考古学大学院が主導し、ロンドン大学ロイヤル・ホロウェイ校、オックスフォード大学自然史博物館、サザンプトン国立海洋学センターが追加で実施した5年間の研究^[25]は、2013年に完了した「急激な環境変化に対する人間の反応」と題し、「RESET」と呼ばれています。この研究の目的は、過去13万年間の大陸全体の古環境条件、先史考古学史、海洋学、火山地質学の研究から得られた知識を活用して、急激な気候変動の間または直後に人間の発達が大きく変化するという仮説を確認することでした。^{[26] [27]}また、気候変動が発生した場合の人間の行動と、気候変動の時期を予測することも目的としていました。^[28]

2017年の研究では、現在の南極のオゾンホール（大気循環と水文気候の変化）と同様の状況が、約17,700年前に発生し、成層圏オゾン層の破壊が南半球の氷河期の急激な加速につながったと結論付けられました。この出来事は、偶然にも、西南極のタカヘ山に起因すると推定される192年にわたる一連の大規模な火山噴火と同時に発生しました。^[29]

最も急激な気候変動は、洪水が新しい河川を切断するのと同様に、突然の循環の変化によるものと考えられます。最もよく知られている例は、最後の氷河期に北大西洋の南北循環が数十回停止し、世界中の気候に影響を及ぼしたことです。^[30]

• 北極の現在の温暖化は、夏季の継続期間中、急激かつ大規模であると考えられています。^[31]
• 南極のオゾン層の破壊は大気循環に大きな変化を引き起こした。^[31]
• 大西洋の南北循環が重要な安全係数を失ったことも2回ありました。北緯75度でのグリーンランド海の流出は1978年に停止しましたが、その後10年間で回復しました。 ^[32]次に、流出が2番目に大きかったラブラドル海は1997年に10年間停止しました。[ ^{33] [34]} 50年間の観測期間中に時間的に重なる停止は見られませんでしたが、以前の完全な停止は世界的な気候に深刻な影響を及ぼしました。^[30]

テレコネクション（異なる時間スケールでの海洋と大気のプロセス）が急激な気候変動の際に両半球を結びつけると仮定されている。^[35]

急激な気候変動の影響の原因の1つはフィードバックプロセスであり、温暖化現象がさらなる温暖化につながる変化を引き起こす。^[37]同じことが寒冷化にも当てはまる。このようなフィードバックプロセスの例としては、以下のものがある。

• 氷とアルベドのフィードバックとは、氷の前進または後退が地球のアルベド（「白さ」）と太陽エネルギーを吸収する能力を変えることです。^[38]
• 土壌炭素フィードバックとは、地球温暖化に応じて土壌から炭素が放出されることです。
• 地球温暖化による森林の死と燃焼^[39 ]

いくつかの気候関連フィードバックの急激な変化の確率は低いかもしれない。^{[40] [41]}急激な気候変動の確率を高める要因としては、地球温暖化の規模の拡大、より急速に進行する温暖化、より長期間にわたって持続する温暖化などが挙げられる。^[41]

気候システムにおける転換要素として考えられるの は、気候変動の地域的影響であり、その一部は突然始まったため、急激な気候変動とみなされる可能性がある。^[42]科学者らは、「現在の知識を総合すると、人為的な気候変動により、今世紀中にさまざまな転換要素が臨界点に達する可能性があることが示唆される」と述べている。^[42]

氷河の後退（荷重の軽減）に反応した等圧性の回復と局所的な塩分濃度の上昇は、ボリング・アレロッドの急激な温暖化の始まりにおける火山活動の増加に起因すると考えられている。これらは激しい火山活動の期間と関連しており、気候と火山活動の相互作用を示唆している。つまり、氷河の短期的な融解が促進され、おそらく氷河表面への粒子の落下によるアルベドの変化が原因と考えられる。^[47]

過去には、急激な気候変動により、次のような広範囲かつ深刻な影響が生じたと考えられます。

• 大量絶滅、特にペルム紀・三畳紀の絶滅（俗に「大絶滅」と呼ばれることが多い）と石炭紀の熱帯雨林の崩壊は、急激な気候変動の結果であると考えられてきた。^{[3] [20] [19]}
• 生物多様性の喪失：急激な気候変動やその他の絶滅イベントによる干渉がなければ、地球上の生物多様性は成長し続けるだろう。^[48]
• 海洋循環の変化：

• エルニーニョ現象の頻度の増加^{[49] [50]}
• ヤンガードリアス期に起こった可能性のある熱塩循環の潜在的な混乱。^{[51] [14]}
• 北大西洋振動の変化^[52]
• 大西洋南北循環（AMOC）の変化は、より深刻な気象現象を引き起こす可能性がある。^[53]

• 気候感度
• 気候変動の影響
• 核の冬
• 火山の冬
• 衝撃の冬