साइलेंट स्प्रिंग में, राहेल कार्सन पश्चिमी ऋषिब्रश मानते हैं। "यहाँ के लिए प्राकृतिक परिदृश्य बलों है कि इसे बनाया है की परस्पर क्रिया के योग्य है, " वह लिखती है। “यह हमारे सामने एक खुली किताब के पन्नों की तरह फैला हुआ है, जिसमें हम पढ़ सकते हैं कि जमीन क्या है और हम इसकी अखंडता को क्यों बनाए रखें। लेकिन पन्ने बिना पढ़े ही रह गए। ”वह एक धमकी भरे परिदृश्य के गायब होने का शोक व्यक्त कर रही है, लेकिन हो सकता है कि वह पीलीकोल्टी के मार्करों के बारे में बात कर रही हो।
यह जानने के लिए कि आप कहाँ जा रहे हैं, आपको यह जानना होगा कि आप कहाँ हैं। यह जलवायु वैज्ञानिकों के लिए विशेष रूप से सच है, जिन्हें हमारे भविष्य के पाठ्यक्रम को चार्ट करने के लिए ग्रह की पारियों की पूरी श्रृंखला को समझने की आवश्यकता है। लेकिन टाइम मशीन के बिना, उन्हें इस तरह का डेटा कैसे मिलता है?
कार्सन की तरह, उन्हें पृथ्वी के पन्नों को पढ़ना होगा। सौभाग्य से, पृथ्वी ने डायरी रखी है। कुछ भी जो वार्षिक परतों को रखता है - महासागर कोरल, गुफा stalagmites, लंबे समय तक रहने वाले पेड़, छोटे गोलाकार समुद्री जीव- जो ईमानदारी से अतीत की स्थितियों को दर्ज करते हैं। आगे जाने के लिए, वैज्ञानिकों ने समुद्र और बर्फीले ध्रुवों के तल से तलछटी कोर और बर्फ के टुकड़े को डुबो दिया, जो राख और धूल और लंबे समय से फंसे गैस के बुलबुले में अपने स्वयं के संस्मरण लिखते हैं।
एक अर्थ में, हमारे पास समय की मशीनें हैं: इनमें से प्रत्येक समरूपता कुछ अलग कहानी कहती है, जिसे वैज्ञानिक पृथ्वी के अतीत के बारे में अधिक संपूर्ण समझ बनाने के लिए एक साथ बुन सकते हैं।
मार्च में, स्मिथसोनियन इंस्टीट्यूशन के नेशनल म्यूजियम ऑफ नेचुरल हिस्ट्री ने तीन-दिवसीय पृथ्वी के तापमान इतिहास संगोष्ठी का आयोजन किया जिसमें शिक्षकों, पत्रकारों, शोधकर्ताओं और जनता को एक साथ लाकर उनकी समझ को बढ़ाया गया। एक शाम के व्याख्यान के दौरान, जलवायु मॉडल और नासा के गोडार्ड इंस्टीट्यूट फॉर स्पेस स्टडीज़ के निदेशक गेविन श्मिट और पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के एक विश्व प्रसिद्ध भूविज्ञानी रिचर्ड एले ने बताया कि किस तरह हम उन जलवायु मॉडल का उपयोग करने के लिए पृथ्वी के पिछले जलवायु का उपयोग करते हैं, जिसका हम भविष्यवाणी करने के लिए उपयोग करते हैं। हमारा भविष्य।
यहाँ पृथ्वी के जलवायु अतीत के बारे में आपका मार्गदर्शन है - न केवल हम जो जानते हैं, बल्कि हम इसे कैसे जानते हैं।
हम पृथ्वी की पिछली जलवायु में कैसे दिखते हैं?
पृथ्वी के पिछले अवतारों को फिर से संगठित करने में थोड़ी रचनात्मकता लगती है। सौभाग्य से, वैज्ञानिक मुख्य प्राकृतिक कारकों को जानते हैं जो जलवायु को आकार देते हैं। इनमें ज्वालामुखी विस्फोट शामिल हैं जिनकी राख सूर्य को अवरुद्ध करती है, पृथ्वी की कक्षा में परिवर्तन होता है जो सूर्य की रोशनी को विभिन्न अक्षांशों, महासागरों और समुद्री बर्फ के संचलन, महाद्वीपों के लेआउट, ओजोन छेद के आकार, ब्रह्मांडीय किरणों के विस्फोट और वनों की कटाई में बदल देता है। इनमें से, सबसे महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैसें हैं जो सूर्य की गर्मी, विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन को फंसाती हैं।
जैसा कि कार्सन ने उल्लेख किया है, पृथ्वी अपने परिदृश्य में इन परिवर्तनों को दर्ज करती है: भूगर्भीय परतों, जीवाश्म वृक्षों, जीवाश्म के गोले, यहां तक कि क्रिस्टलीकृत चूहे की पेशी में- मूल रूप से कुछ भी पुराना जो संरक्षित हो जाता है। वैज्ञानिक इन डायरी के पन्नों को खोल सकते हैं और उनसे पूछ सकते हैं कि उस समय क्या चल रहा था। ट्री रिंग विशेष रूप से मेहनती रिकॉर्ड-रखवाले हैं, जो अपने वार्षिक रिंगों में वर्षा रिकॉर्ड कर रहे हैं; बर्फ की कोर लगभग एक मिलियन वर्षों तक मौसमी परिस्थितियों का विस्तृत विवरण रख सकती है।
बर्फ के टुकड़े बर्फबारी, ज्वालामुखीय राख और यहां तक कि लंबे समय से मृत सभ्यताओं के अवशेषों की वार्षिक परतों को प्रकट करते हैं। (नासा के गोडार्ड / लुडोविक ब्रूकर) बर्फ कोर हमें और क्या बता सकता है?
ग्रीनलैंड की बर्फ की चादर से बर्फ को ढकने में पांच फील्ड सीज़न खर्च करने वाले एले कहते हैं, "वाह, बहुत कुछ है।" विचार करें कि वास्तव में एक बर्फ कोर क्या है: बर्फ की परतों का एक क्रॉस-सेक्शन वापस सहस्राब्दी तक जा रहा है।
जब बर्फ जमीन को कंबल देती है, तो इसमें वायुमंडलीय गैसों से भरे छोटे वायु स्थान होते हैं। ध्रुवों पर, पुरानी परतें बर्फ में दब जाती हैं और संकुचित हो जाती हैं, इन स्थानों को अतीत की हवाओं के बुलबुले में बदल देती हैं, जैसा कि शोधकर्ता केटलीन कीटिंग-बिटॉन्टी और लुसी चांग Smithsonian.com में लिखते हैं । तापमान का अनुमान लगाने के लिए वैज्ञानिक बर्फ की रासायनिक संरचना (एच 2 ओ में ऑक्सीजन के भारी और हल्के आइसोटोप के अनुपात) का उपयोग करते हैं। ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका में, वैज्ञानिक जैसे एले अनजाने में लंबे बर्फ के टुकड़े निकालते हैं - दो मील से अधिक लंबे!
आइस कोर हमें बताते हैं कि एक विशेष वर्ष के दौरान कितनी बर्फ गिर गई। लेकिन वे धूल, समुद्री नमक, दूर के ज्वालामुखी विस्फोटों से राख, यहां तक कि रोमन नलसाजी द्वारा छोड़े गए प्रदूषण को भी प्रकट करते हैं। "अगर यह हवा में है तो यह बर्फ में है, " एले कहते हैं। सबसे अच्छे मामलों में, हम उनके सही मौसम और वर्ष के लिए बर्फ के टुकड़े को डेट कर सकते हैं, वृक्ष के छल्ले जैसी उनकी वार्षिक परतों की गिनती कर सकते हैं। और आइस कोर इन एक्सक्लूसिव डिटेल्स को सैकड़ों हज़ारों साल पीछे जाकर संरक्षित करते हैं, जिससे उन्हें गली-सँभालने वाले परदे के पीछे "सोना मानक" कहते हैं।
रुको, लेकिन क्या पृथ्वी का इतिहास इससे अधिक लंबा नहीं है?
हाँ य़ह सही हैं। Paleoclimate वैज्ञानिकों को लाखों साल पीछे जाने की जरूरत है- और इसके लिए हमें बर्फ के टुकड़े से भी पुरानी चीजों की जरूरत है। सौभाग्य से, जीवन का एक लंबा रिकॉर्ड है। जटिल जीवन का जीवाश्म रिकॉर्ड लगभग 600 मिलियन वर्षों में वापस पहुंचता है। इसका मतलब है कि हमारे पास जलवायु परिवर्तन के लिए निश्चित भविष्यवाणियां हैं जो अब तक लगभग वापस हो रही हैं। सबसे महत्वपूर्ण में से एक है कोनोडोनेट्स के दांत - विलुप्त, ईल जैसे जीव-जो 520 मिलियन वर्ष पीछे जाते हैं।
लेकिन इस समयसीमा में कुछ सबसे आम जलवायु भविष्यवाणियां और भी अधिक हैं। फ़ैमिनाइफ़ेरा ("फ़ॉरेम्स" के रूप में जाना जाता है) और डायटम एककोशिकीय प्राणी हैं जो समुद्र के समुद्री तट पर रहते हैं, और अक्सर इस वाक्य के अंत में अवधि से बड़ा नहीं होता है। क्योंकि वे पृथ्वी भर में बिखरे हुए हैं और जुरासिक के बाद से आसपास हैं, उन्होंने वैज्ञानिकों के लिए पिछले तापमान की जांच करने के लिए एक मजबूत जीवाश्म रिकॉर्ड छोड़ दिया है। उनके गोले में ऑक्सीजन समस्थानिकों का उपयोग करते हुए, हम 100 मिलियन से अधिक वर्षों पहले समुद्र के तापमान को वापस ला सकते हैं।
कार्स ने एक बार लिखा था, '' हर आउटथ्रेस्ट हेडलैंड में, हर कर्विंग बीच में, रेत के हर दाने में धरती की कहानी है। उन कहानियों, यह पता चला है, उन समुद्र तटों को बनाने वाले पानी में भी छिपे हुए हैं, और रेत के एक दाने से भी छोटे जीवों में।
Foraminifera। (अर्नस्ट हेकेल) गहरे अतीत के लिए हमारे पास कितनी निश्चितता है?
जीवाश्म वैज्ञानिकों के लिए, जीवन महत्वपूर्ण है: यदि आपके पास पृथ्वी पर जीवन के संकेतक हैं, तो आप जीवों के वितरण के आधार पर तापमान की व्याख्या कर सकते हैं।
लेकिन जब हम इतने पीछे चले गए हैं कि अब कोई भी दांत नहीं हैं, तो हमने अपना मुख्य संकेतक खो दिया है। अतीत जो हमें तलछट के वितरण पर निर्भर करना है, और पिछले ग्लेशियरों के मार्करों पर निर्भर करते हैं, जिन्हें हम जलवायु पैटर्न को इंगित करने के लिए अतिरिक्त रूप से बाहर कर सकते हैं। तो आगे हम वापस जाते हैं, हमारे पास जितनी कम समीपता होती है, उतनी ही कम ग्रैन्युलर हमारी समझ बनती है। "यह सिर्फ फॉगियर और फॉगियर हो जाता है, " ब्रायन ह्यूबर कहते हैं, एक स्मिथसोनियन पेलियोबोलॉजिस्ट जिसने साथी जीवाश्म विज्ञानी अनुसंधान वैज्ञानिक और क्यूरेटर स्कॉट विंग के साथ संगोष्ठी को व्यवस्थित करने में मदद की।
जीवाश्म हमें ग्रीनहाउस गैसों के महत्व को कैसे दिखाता है?
ग्रीनहाउस गैसें, जैसा कि उनके नाम से पता चलता है, गर्मी में फंसने से काम होता है। अनिवार्य रूप से, वे पृथ्वी के लिए एक इन्सुलेट कंबल का निर्माण करते हैं। (आप यहां मूल रसायन विज्ञान में अधिक प्राप्त कर सकते हैं।) यदि आप पिछले आइस एज के ग्राफ को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि CO2 के स्तर और आइस एज (या वैश्विक तापमान) संरेखित हैं। अधिक सीओ 2 गर्म तापमान और कम बर्फ के बराबर होता है, और इसके विपरीत। "और हम यहाँ कारण की दिशा जानते हैं, " गली नोट। “यह मुख्य रूप से सीओ 2 से (कम) बर्फ है। कोई और रास्ता नही।"
हम समय में विशिष्ट स्नैपशॉट को देखने के लिए भी देख सकते हैं कि पृथ्वी पिछले CO2 स्पाइक्स से कैसे प्रतिक्रिया करती है। उदाहरण के लिए, लगभग 55.9 मिलियन वर्ष पहले पृथ्वी के सेनोज़ोइक युग के दौरान अत्यधिक वार्मिंग की अवधि में, वातावरण में सीओ 2 की मात्रा को दोगुना करने के लिए पर्याप्त कार्बन जारी किया गया था। परिणामस्वरूप गर्म परिस्थितियों ने कहर बरपाया, जिससे बड़े पैमाने पर पलायन और विलुप्तता हुई; बहुत ज्यादा सब कुछ जो या तो चले गए या विलुप्त हो गए। पौधे मुरझा गए। महासागरों को अम्लीकृत और बाथटब के तापमान तक गर्म किया जाता है।
दुर्भाग्य से, हम जहां जा रहे हैं, उसके लिए यह एक अग्रदूत साबित हो सकता है। "यह वही है जो जलवायु मॉडलर के लिए डरावना है, " ह्यूबर कहते हैं। "जिस दर पर हम जा रहे हैं, हम अत्यधिक गर्मजोशी के साथ इन समयों को पीछे ले जा रहे हैं।" यही कारण है कि पिछले जलवायु परिवर्तन में कार्बन डाइऑक्साइड की भूमिका को समझने से हमें भविष्य के जलवायु परिवर्तन का पूर्वानुमान लगाने में मदद मिलती है।
जो बहुत बुरा लगता है।
हां।
मैं वास्तव में कितना दकियानूसी डेटा से प्रभावित हूँ। लेकिन एक जलवायु मॉडल कैसे काम करता है?
बड़ा अच्छा सवाल! विज्ञान में, आप एक मॉडल नहीं बना सकते जब तक कि आप सिस्टम में अंतर्निहित बुनियादी सिद्धांतों को नहीं समझते हैं। तो केवल यह तथ्य कि हम अच्छे मॉडल बनाने में सक्षम हैं, इसका मतलब है कि हम समझते हैं कि यह सब कैसे काम करता है। एक मॉडल अनिवार्य रूप से वास्तविकता का एक सरलीकृत संस्करण है, जिसके आधार पर हम भौतिकी और रसायन विज्ञान के नियमों के बारे में जानते हैं। इंजीनियर गणितीय संरचनाओं का उपयोग संरचनाओं के निर्माण के लिए करते हैं जो लाखों लोग हवाई जहाज से पुलों तक निर्भर करते हैं।
हमारे मॉडल डेटा के एक ढांचे पर आधारित हैं, जिनमें से ज्यादातर दुनिया के हर कोने से एकत्र किए गए पीलीकोल्टी प्रॉक्सिस वैज्ञानिकों से आए हैं। इसलिए डेटा और मॉडल्स का एक-दूसरे के साथ बातचीत में होना बहुत जरूरी है। वैज्ञानिक दूर के अतीत के आंकड़ों पर अपनी भविष्यवाणियों का परीक्षण करते हैं, और जो भी विसंगतियां उत्पन्न होती हैं, उन्हें ठीक करने का प्रयास करते हैं। श्मिट कहते हैं, "हम समय पर वापस जा सकते हैं और भविष्य में क्या होने जा रहा है, इसके लिए बेहतर अनुमान लगाने के लिए इन मॉडलों के परिणामों का मूल्यांकन और सत्यापन करते हैं।"
यहाँ एक मॉडल है:
यह सुंदर है। मैंने सुना है कि मॉडल बहुत सटीक नहीं हैं, हालांकि।
उनके स्वभाव से, मॉडल हमेशा गलत होते हैं। उन्हें एक अनुमान के रूप में सोचो, हमारा सबसे अच्छा अनुमान।
लेकिन अपने आप से पूछें: क्या ये अनुमान हमें पहले की तुलना में अधिक जानकारी देते हैं? क्या वे उपयोगी भविष्यवाणियाँ प्रदान करते हैं जो हम अन्यथा नहीं करेंगे? क्या वे हमें नए, बेहतर सवाल पूछने की अनुमति देते हैं? श्मिट कहते हैं, "जैसा कि हम इन सभी बिट्स को एक साथ रखते हैं, हम कुछ ऐसा करते हैं जो ग्रह की तरह दिखता है।" “हम जानते हैं कि यह अधूरा है। हम जानते हैं कि ऐसी चीजें हैं जिन्हें हमने शामिल नहीं किया है, हम जानते हैं कि हमने उन चीजों में डाल दिया है जो थोड़े गलत हैं। लेकिन हम इन मॉडलों में जो मूल पैटर्न देख रहे हैं वे पहचानने योग्य हैं ... वे पैटर्न जो हम हर समय उपग्रहों में देखते हैं। "
इसलिए हमें भविष्य की भविष्यवाणी करने के लिए उन पर भरोसा करना चाहिए?
मॉडल पृथ्वी के अतीत, वर्तमान और कुछ मामलों में, भविष्य में हमारे द्वारा देखे गए पैटर्न को ईमानदारी से पुन: पेश करते हैं। अब हम उस बिंदु पर हैं जहाँ हम शुरुआती जलवायु मॉडल की तुलना कर सकते हैं - 1980 के दशक और 1990 के दशक के दशक में जब नासा में श्मिट की टीम ने वास्तविकता पर काम किया था। "जब मैं एक छात्र था, तो शुरुआती मॉडल ने हमें बताया कि यह कैसे गर्म होगा, " एले कहते हैं। “यही हो रहा है। मॉडल सफलतापूर्वक पूर्वानुमान के साथ-साथ व्याख्यात्मक भी हैं: वे काम करते हैं। "इस आधार पर कि आप कहां खड़े हैं, जो आपको" ओह अच्छा कह सकते हैं! हम सही थे! ”या“ अरे नहीं! हम सही थे। ”
मॉडल की सटीकता की जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ठीक उस डेटा पर वापस जाना है जो गली और अन्य लोगों ने एकत्र किया है। वे दूर के अतीत में मॉडल चलाते हैं, और उनकी तुलना उन आंकड़ों से करते हैं जो वास्तव में उनके पास हैं।
"अगर हम प्राचीन अतीत के मौसमों को पुन: पेश कर सकते हैं, जहां हम जानते हैं कि क्या हुआ था, तो हमें बताता है कि ये मॉडल हमारे लिए वास्तव में एक अच्छा उपकरण हैं जो यह जानने के लिए कि भविष्य में क्या होने जा रहा है, " सिंड्यूस विश्वविद्यालय के एक जीवाश्म वैज्ञानिक लिंडा इवनी कहते हैं। इवनी के शोध-प्रसार प्राचीन क्लैम हैं, जिनके गोले न केवल वार्षिक स्थितियों को रिकॉर्ड करते हैं, बल्कि अलग-अलग सर्दियाँ और ग्रीष्मकाल 300 मिलियन वर्ष पीछे जाते हैं - जिससे वे मॉडलों की जाँच करने का एक मूल्यवान तरीका बन जाते हैं। "बेहतर मॉडल अतीत को पुनर्प्राप्त करने में मिलता है, " वह कहती है, "बेहतर वे भविष्य की भविष्यवाणी करने जा रहे हैं।"
Paleoclimate हमें दिखाती है कि पृथ्वी की जलवायु नाटकीय रूप से बदल गई है। इसका मतलब यह नहीं है कि, एक रिश्तेदार अर्थ में, आज के बदलाव एक बड़ी बात नहीं हैं?
जब रिचर्ड एले ने मानव निर्मित जलवायु परिवर्तन के गुरुत्वाकर्षण को समझाने की कोशिश की, तो वह अक्सर एक विशेष वार्षिक घटना को आमंत्रित करता है: हर साल लॉस एंजिल्स की पहाड़ियों में धधकने वाले जंगल। ये आग अनुमानित, चक्रीय, प्राकृतिक हैं। लेकिन यह कहना पागल होगा कि, चूंकि आग आदर्श है, इसलिए आगजनी करने वालों को आग लगाने देना भी ठीक है। इसी तरह, यह तथ्य कि जलवायु लाखों वर्षों में बदल गई है इसका मतलब यह नहीं है कि मानव निर्मित ग्रीनहाउस गैसें एक गंभीर वैश्विक खतरा नहीं हैं।
"हमारी जलवायु स्थिर जलवायु और समुद्र के स्तर पर अनुमानित है, " विंग कहते हैं, "और अतीत से हम जो कुछ भी जानते हैं वह कहता है कि जब आप वातावरण में बहुत अधिक कार्बन डालते हैं, तो जलवायु और समुद्र का स्तर मौलिक रूप से बदल जाता है।"
औद्योगिक क्रांति के बाद से, मानव गतिविधियों ने ग्लोब को 2 डिग्री फेरनहाइट गर्म करने में मदद की है, जो श्मिट एक "आइस एज यूनिट" का एक चौथाई हिस्सा है - तापमान में परिवर्तन जो पृथ्वी एक हिम युग और एक गैर-बर्फ युग के बीच से गुजरता है। आज के मॉडल 2100 तक एक और 2 से 6 डिग्री सेल्सियस वार्मिंग की भविष्यवाणी करते हैं - पिछले 2 मिलियन वर्षों में वार्मिंग के पिछले मुकाबलों की तुलना में कम से कम 20 गुना अधिक तेज।
बेशक, अनिश्चितताएं हैं: "हम इस बारे में बहस कर सकते हैं कि हम थोड़े बहुत आशावादी हैं या नहीं, " गली कहते हैं। "लेकिन इस बारे में ज्यादा बहस नहीं कि हम बहुत डरावने हैं या नहीं।" यह देखते हुए कि हम पहले कितने सही थे, हमें अपने जोखिम पर इतिहास को नजरअंदाज करना चाहिए।
