涼しい熱帯のパラドックス

寒冷熱帯パラドックスとは、白亜紀と始新世の温暖で氷のない期間の熱帯 気温のモデル推定値と、代理データによって示唆されたより低温の気温との間に明らかな差があることである。長年のパラドックスは、新しい代理データから導き出された気温が過去の温室気候の熱帯地方の気温を大幅に上回ったことで解決された。低勾配問題、つまり現在と比べて極地が非常に温暖であるという問題は、最先端の気候モデルでも依然として問題となっている。

プロキシベースの古気温再構築では、熱帯と極の間の温度勾配が低いと予測されたようです。表層に生息する有孔虫のデータによると、異常に温暖な白亜紀後期には、海面温度が現在よりも低かったことが示唆されています。 ^[1]この用語は後に、例えば始新世などの同様の状況にも適用されました。

第三紀に機能した気候モデルは、この低い温度勾配を再現できませんでした。観測データと一致させるために、熱帯地方は 40 °C 以上になるはずであると予測しました。これは、代理データが示した温度よりもはるかに高く、現在観測されている熱帯地表温度 (平均約 25 °C (77 °F)) よりもはるかに高い温度です。データと一致させるためには、無理な渦を伴う奇妙なモデルが必要でした。

白亜紀と始新世の温暖期に氷がなかったことを予測し、説明するモデルが開発された。モデルは、できるだけ単純に保つという基本原則に従って開発されている。その結果、最初のモデルは、大陸の構成の違いのみを使用して氷の不足を説明しようとした。^{[2]これらのモデルでは、大気中の}_{二酸化炭素}濃度の増加なしには氷のない状態を作り出すことができなかった。この仮定は証拠に照らして検証され、有効であることが判明した。^[2]これにより、新たな問題が生じた。二酸化炭素が増えると_熱帯の海水温が上昇するが、証拠によると熱帯の海水温は現在と同じかそれよりも低いことが示唆された。^[2]

有孔虫のデータは熱帯地方の気温が現在よりも低かったことを示唆しており、陸上の代理データではより温暖な気温であったと示唆されているが、陸上の数字のほとんどは熱帯地方以外のデータの外挿に基づいている^{[3] 。 [4]}

分析誤差は個々の標本では約2〜3℃ですが、サンプルを分析すると0.5〜1.0℃に低下します。これは、矛盾を説明するには不十分です。^[2]他の要因により、どんな未処理のサンプルでも最大3℃の関連誤差があると考えられます。^[2]塩分、運動、および続成作用の変化も分析を混乱させる可能性があります。後者2つはそれぞれ推定温度を1〜2℃下げると推定されており、定量化が困難です。^[2]

モデルを「微調整」できる唯一の方法は、雲のパラメータ化を変更することだった。これは、どのモデルでも最も予測不可能な側面の 1 つである。モデルは、二酸化炭素_濃度が高いほど熱帯の雲が多くなり、これらの地域が太陽の熱から保護されると仮定して調整された。^[2]しかし、この動作の証拠はなく、依然として問題が残っていた。極地は、モデルが予測したよりもまだ暖かかった。 ^[2]海洋による極地への熱輸送の増加や高緯度での植物の反応など、他のフィードバックが提案されたが、これらはそれぞれ南半球と冬季の挙動を完全には説明できなかった。^[2]

陸上のプロキシデータによると、赤道の温度は30℃に達した可能性があると示唆されている^[4]が、この数字は熱帯地方以外で見つかったデータの外挿に基づいている。^[4]これは、有孔虫のプロキシが間違っていたことを示唆している。つまり、テストはおそらく続成作用によって上書きされた可能性がある。研究者は、その殻が続成作用によって変化したかどうかを判断するのが容易なため、 浅海性軟体動物に着目した。

多くの軟体動物の殻はアラゴナイトでできており、これは続成作用によって方解石に急速に置き換わる鉱物です。^[3]また、沿岸の軟体動物は殻に季節的な変動性を保持していますが、これは続成作用のシグナルが存在すると失われる特徴です。^[3]これにより、殻が堆積後のプロセスの影響を受けているかどうかについての曖昧さがなくなります。

軟体動物からの証拠は、始新世と漸新世の間に寒冷化があったことを示唆している。^[3]ミシシッピ湾から採取された軟体動物は、始新世で約26℃、漸新世で22℃の温度を記録した。この寒冷化は顕著に季節性があり、再構築された水温は夏には5℃低かったが、冬にはわずか3℃低かった。^{[3]この傾向は、} _CO2が寒冷化の主な要因であった場合に最もよく当てはまる。 ^[3]

軟体動物の冬の気温は有孔虫の気温とよく一致しており、有孔虫は主に冬季に成長したことを示唆している。^[3]全体的な気温は、陸上およびモデルによる海面温度の推定値とよく一致しており、海面温度は現在よりも約4～5度高かった。^[3]

マグネシウム/カルシウム古温度計は、δ ¹⁸ O法の最近開発された代替法であり、後者の方法に固有の不確実性の多くを回避します。この技術を使用すると、同じ場所からの元のδ ^{18 O記録とは対照的に、予想とより一致する結果が得られます。 [5]}さらに、続成作用を受けていないことが証明された有孔虫のみを対象とした入念な研究により、実際には予想と類似したδ ^{18 Oシグネチャが得られました。 [6]}これは、保存状態の悪さが当初の混乱の原因であったことを示唆しています。