最近的一项研究提供了对过去4.85亿年地球表面温度变化的最清晰的洞见。研究结果表明，地球经历过并且能够达到比今天更高的温度，但人类和野生动物无法足够迅速地适应因人类活动引起的快速气候变化。这项研究发表在《科学》杂志上，展示了一条跟踪全球平均表面温度的曲线，表明在显生宙这一漫长的地质时期内，地球的温度波动比过去认知的更为显著，该时期特点是多样生命形式的演化、陆地的殖民化以及几次大规模灭绝事件。该曲线还重申了地球温度与大气二氧化碳水平之间的强关联。
显生宙始于5.4亿年前的寒武纪大爆发，这一时期的特点是化石记录中出现复杂的、有壳的生物。尽管专家可以模拟5.4亿年前的气候条件，但本研究中的温度曲线集中于过去4.85亿年，因为早期时期缺乏地质温度数据。
亚利桑那大学的古气候学家、研究共同作者杰西卡·蒂尔尼解释说：“寻找同时仍保留温度指示的古老岩石相当具有挑战性——甚至是4.85亿年前的例子也很稀少。这限制了我们的历史视角。”
研究团队使用一种称为数据同化的方法开发了温度曲线，允许他们将地质数据与气候模型输出相结合，以便更全面地查看过去的气候。
研究的首席作者、史密森国家自然历史博物馆和亚利桑那大学的前博士后研究员艾米丽·贾德表示：“这种技术最初是为天气预报而设计的。我们没有预测未来的天气模式，而是将其应用于重建历史气候。”
增强对地球历史上温度变化的洞察对于理解当前的气候变化至关重要。
史密森研究所的合作作者、古植物学馆长斯科特·温克评论道：“如果我们只分析过去的一百万年，我们不会遇到与2100年或2500年可能看到的情况相似的条件。我们需要更早地回顾，当时的地球温度显著更高，这将有助于我们更好地预测未来的气候趋势。”
新的温度曲线表明，过去4.85亿年间的波动比之前认为的要大。全球温度 fluctuated between 52和97华氏度，极端高温时期与高大气二氧化碳水平相关。
蒂尔尼表示：“这项研究清楚地表明，二氧化碳一直是影响全球温度的主要因素。较低的温度对应于低CO2水平，而较高的温度则与高CO2水平相关。”
这项研究还表明，目前的全球温度为59华氏度，比显生宙中的许多历史时期都要凉爽。然而，人为排放使地球升温的速度超过了显生宙最迅速的升温事件，严重威胁着全球物种和生态系统，并导致海平面迅速上升。过去某些快速气候变化的时期导致了大规模灭绝。
根据研究人员的说法，快速向更温暖环境的过渡对人类构成了重大威胁，人类主要生活在10华氏度的狭窄温度范围内，而过去4.85亿年观察到的温度变化范围达到45华氏度。
蒂尔尼指出：“我们的物种在可以被描述为“冰屋”的气候中进化，而这并不代表地球大多数的地质历史。我们正在将气候改变为对人类来说相当不熟悉的状态。地球一直是并且可以变得更加温暖——但人类和动物无法足够迅速地适应。”
蒂尔尼与史密森研究所的研究人员之间的合作始于2018年，旨在为博物馆游客提供显生宙内地球全球温度变化的可视化表现，从大约5.4亿年前到现在。
研究团队收集了来自五种不同化学标记的超过150,000个古温度估算，这些化学标记保存在化石化的贝壳和其他有机材料中。布里斯托大学的同事们基于大陆的相对位置和大气成分，运行了850多个模拟气候模型，代表不同的历史时期。研究小组将这两种证据结合起来，以形成最精确的地球温度在过去4.85亿年的波动描绘。
研究的另一个主要发现涉及气候敏感性，它衡量气候在二氧化碳水平加倍时的升温程度。
蒂尔尼解释说：“我们发现二氧化碳水平和温度紧密相连，在过去4.85亿年中始终如一。没有证据表明气候对CO2变化的响应在热或者冷时有差异。”
此外，除了贾德、蒂尔尼、霍伯和温克，研究还包括来自布里斯托大学的共同作者丹尼尔·伦特和保罗·瓦尔德斯，以及来自加州大学戴维斯分校的伊莎贝尔·蒙塔涅斯。
这项研究得到了史密森、海辛-西蒙斯基金会和亚利桑那大学的托马斯·R·布朗综合科学杰出讲席的资助，以及英国自然环境研究委员会的支持。
