การศึกษาที่ปรากฏในScience Advancesในวันนี้เป็นการตรวจสอบบันทึกยุคบรรพโลกในช่วง 66 ล้านปีที่ผ่านมา ระหว่างยุค Cenozoic ซึ่งเริ่มขึ้นไม่นานหลังจากการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์ นักวิทยาศาสตร์พบว่าในช่วงเวลานี้ ความผันผวนของสภาพอากาศของโลกทำให้เกิด กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีเหตุการณ์ที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนมากกว่านั้น ช่วงเวลาของภาวะโลกร้อนที่ยืดเยื้อ ยาวนานนับพันถึงหมื่นปี มากกว่าเหตุการณ์ที่ทำให้เย็นลง ยิ่งไปกว่านั้น เหตุการณ์ภาวะโลกร้อนมักจะรุนแรงกว่า โดยมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมากกว่าเหตุการณ์ที่เย็นลง

นักวิจัยกล่าวว่าคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับอคติที่เกิดจากความร้อนนี้อาจอยู่ใน "ผลคูณ" โดยระดับความร้อนที่พอเหมาะ - ตัวอย่างเช่นจากภูเขาไฟที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ - ตามธรรมชาติจะเร่งกระบวนการทางชีวภาพและเคมีบางอย่างที่ช่วยเพิ่มสิ่งเหล่านี้ ความผันผวน โดยเฉลี่ย ยังคงร้อนขึ้น

ที่น่าสนใจคือ ทีมงานสังเกตว่าอคติที่เกิดจากความร้อนนี้หายไปเมื่อประมาณ 5 ล้านปีก่อน ในช่วงเวลาที่แผ่นน้ำแข็งเริ่มก่อตัวขึ้นในซีกโลกเหนือ ยังไม่ชัดเจนว่าน้ำแข็งมีผลกระทบต่อการตอบสนองของโลกต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอย่างไร แต่ในขณะที่น้ำแข็งในอาร์กติกลดน้อยลง การศึกษาใหม่นี้ชี้ให้เห็นถึงผลกระทบของตัวคูณที่อาจกลับมาอีก และผลที่ได้ก็อาจเป็นการเพิ่มพูนขึ้นของภาวะโลกร้อนที่เกิดจากมนุษย์

"แผ่นน้ำแข็งของซีกโลกเหนือกำลังหดตัวและอาจหายไปอันเป็นผลมาจากการกระทำของมนุษย์ในระยะยาว" Constantin Arnscheidt ผู้เขียนหลักของการศึกษากล่าว นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences ของ MIT กล่าว "การวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าสิ่งนี้อาจทำให้สภาพภูมิอากาศของโลกมีความอ่อนไหวต่อเหตุการณ์ภาวะโลกร้อนที่รุนแรงในระยะยาวเช่นที่เคยพบในอดีตทางธรณีวิทยา"

ผู้ร่วมวิจัยของ Arnscheidt คือ Daniel Rothman ศาสตราจารย์ด้านธรณีฟิสิกส์ที่ MIT และผู้ร่วมก่อตั้งและผู้อำนวยการร่วมของ Lorenz Center ของ MIT

แรงผลักดันที่ผันผวน

สำหรับการวิเคราะห์ ทีมวิจัยได้ปรึกษาฐานข้อมูลขนาดใหญ่ของตะกอนที่มี foraminifera สัตว์หน้าดินใต้ทะเลลึก ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีอายุหลายร้อยล้านปีและมีเปลือกแข็งถูกเก็บรักษาไว้ในตะกอน องค์ประกอบของเปลือกหอยเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของมหาสมุทรเมื่อสิ่งมีชีวิตเติบโตขึ้น เปลือกหอยจึงถือเป็นตัวแทนที่เชื่อถือได้สำหรับอุณหภูมิโบราณของโลก

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์องค์ประกอบของเปลือกหอยเหล่านี้ ซึ่งรวบรวมมาจากทั่วทุกมุมโลกและลงวันที่ในช่วงเวลาต่างๆ เพื่อติดตามว่าอุณหภูมิของโลกผันผวนอย่างไรในช่วงหลายล้านปี

Arnscheidt กล่าวว่า "เมื่อใช้ข้อมูลเหล่านี้เพื่อศึกษาเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้ว "แต่เราพยายามดูสถิติโดยรวมและพิจารณาความผันผวนทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง มากกว่าที่จะเลือกเอาเรื่องใหญ่ๆ"

ทีมแรกทำการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติและสังเกตว่าในช่วง 66 ล้านปีที่ผ่านมา การกระจายความผันผวนของอุณหภูมิทั่วโลกไม่เหมือนกับเส้นโค้งระฆังมาตรฐาน โดยมีหางสมมาตรแสดงถึงความน่าจะเป็นที่อากาศอบอุ่นและเย็นสุดขั้ว ความผันผวน ในทางกลับกัน เส้นโค้งกลับเอียงอย่างเห็นได้ชัด เบ้ไปทางที่อบอุ่นกว่าเหตุการณ์ที่เย็นจัด เส้นโค้งยังแสดงหางที่ยาวขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งแสดงถึงเหตุการณ์ที่อบอุ่นซึ่งรุนแรงกว่าหรือมีอุณหภูมิสูงกว่าเหตุการณ์ที่หนาวเย็นที่สุด

Arnscheidt กล่าวว่า "สิ่งนี้บ่งชี้ว่ามีการขยายเสียงบางอย่างที่สัมพันธ์กับสิ่งที่คุณคาดหวังไว้ "ทุกอย่างชี้ไปที่สิ่งพื้นฐานที่ก่อให้เกิดการผลักดันนี้ หรือมีอคติต่อเหตุการณ์ที่ร้อนขึ้น"

"มันยุติธรรมที่จะบอกว่าระบบโลกมีความผันผวนมากขึ้น ในแง่ที่อุ่นขึ้น" รอธแมนกล่าวเสริม

ตัวคูณภาวะโลกร้อน

ทีมงานสงสัยว่าอคติที่ร้อนขึ้นนี้อาจเป็นผลมาจาก "เสียงทวีคูณ" ในวัฏจักรสภาพอากาศและคาร์บอนหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์เข้าใจมานานแล้วว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นถึงจุดหนึ่ง มีแนวโน้มที่จะเร่งกระบวนการทางชีววิทยาและทางเคมี เนื่องจากวัฏจักรคาร์บอนซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของความผันผวนของสภาพอากาศในระยะยาวนั้นประกอบด้วยกระบวนการดังกล่าว การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอาจนำไปสู่ความผันผวนที่มากขึ้น ซึ่งทำให้ระบบมีอคติต่อเหตุการณ์ที่ร้อนจัด

ในวิชาคณิตศาสตร์ มีชุดสมการที่อธิบายการขยายผลทั่วไปหรือการคูณ นักวิจัยใช้ทฤษฎีการคูณนี้ในการวิเคราะห์เพื่อดูว่าสมการสามารถทำนายการกระจายตัวแบบอสมมาตรได้หรือไม่ รวมถึงระดับความเอียงและความยาวของหาง

ในท้ายที่สุด พวกเขาพบว่าข้อมูลและความเอนเอียงที่สังเกตได้ต่อภาวะโลกร้อนสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีการคูณ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เป็นไปได้มากว่าในช่วง 66 ล้านปีที่ผ่านมา ช่วงเวลาของภาวะโลกร้อนโดยเฉลี่ยนั้นเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยด้วยผลกระทบของตัวคูณ เช่น การตอบสนองของกระบวนการทางชีววิทยาและเคมีที่ทำให้โลกร้อนขึ้น

ในการศึกษานี้ นักวิจัยยังได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างเหตุการณ์ภาวะโลกร้อนในอดีตกับการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลก เป็นเวลาหลายแสนปีแล้วที่วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์มักจะเป็นวงรีไม่มากก็น้อย แต่นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าเหตุใดเหตุการณ์ภาวะโลกร้อนในอดีตหลายครั้งจึงปรากฏพร้อมกันกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ และเหตุใดเหตุการณ์เหล่านี้จึงมีภาวะโลกร้อนที่เกินขนาดเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลกที่อาจเกิดขึ้นได้เอง

ดังนั้น Arnscheidt และ Rothman จึงรวมการเปลี่ยนแปลงการโคจรของโลกเข้ากับแบบจำลองการคูณและการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลก และพบว่าผลกระทบของตัวคูณสามารถคาดการณ์ได้โดยเฉลี่ย อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลก

"ภูมิอากาศอุ่นและเย็นลงพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของวงโคจร แต่วัฏจักรการโคจรเองจะทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเพียงเล็กน้อยเท่านั้น" Rothman กล่าว "แต่ถ้าเราพิจารณาแบบจำลองการคูณ ภาวะโลกร้อนที่พอประมาณ ที่จับคู่กับเอฟเฟกต์ตัวคูณนี้อาจส่งผลให้เกิดเหตุการณ์สุดโต่งที่มักจะเกิดขึ้นพร้อมๆ กับการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรเหล่านี้"

"มนุษย์กำลังบังคับระบบในรูปแบบใหม่" Arnscheidt กล่าวเสริม "และการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิ เราน่าจะโต้ตอบกับผลกระทบจากธรรมชาติที่ขยายใหญ่ขึ้นเหล่านี้"

งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการสนับสนุนบางส่วนโดย School of Science ของ MITบาคาร่า สมัครบาคาร่า