总结
到本世纪末，如果不减少排放，预计大气中的二氧化碳将增加到地球3000多万年未曾经历过的水平。了解地球系统在这种高二氧化碳环境中如何运作的关键见解包含在地球温暖期和主要气候转变的记录中raybet雷竞技最新地质历史中．
地球目前处于凉爽的“冰窖”状态，这是一种以高纬度大陆冰盖为特征的气候状态。raybet雷竞技最新考虑到地质时间的巨大跨度，地球上的冰窖并不是常态;在其地质历史的大部分时间里，地球一直处于较温暖的“温室”状态。随着大气中二氧化碳含量的增加使地球朝着更温暖的气候状态发展，需要更好地了解气候动态是如何变化的，以便为公共政策决策提供信息。raybet雷竞技最新对地球早期气候的研究可以解决几个raybet雷竞技最新对人类文明有直接影响的问题:大气中的二氧化碳水平会上升多高，这种高水平会持续多久?科学家们是否低估了地球表面温度对急剧增加的二氧化碳水平的敏感性?冰原腐烂和消失的速度有多快，海平面将如何应对?全球变暖将如何影响降雨和降雪模式?洪水和干旱的区域性后果将如何?这些变化会产生什么影响，可能涉及海洋的酸性越来越强，并迅速改变大陆气候raybet雷竞技最新对区域和全球生态系统的影响?由于这种人为扰动对气候系统的长期影响，从人类的角度来看，永久性的变化已经不可避免了吗?raybet雷竞技最新自然过程要花多少几千年才能逆转预计的变化?
这些问题对科学和社会的重要性促使美国国家科学基金会、美国地质调查局和雪佛龙公司委托NRC报告对地球过去气候地质记录的科学理解现状，并确定重点研究计划，以更好地理解地球深度时间记录对地球系统对潜在未来气候变化的响应所提供的见解。raybet雷竞技最新在本报告中，“深部”地质记录是指比历史记录或冰芯记录更古老的那部分地球历史，因此必须从岩石中重建。虽然过去200万年的更新世被包括在“深度时间”中，但本报告中描述或要求的大部分研究重点都集中在更新世之前地球历史的长期记录上。
的气候研究raybet雷竞技最新当前冰川(冰窖)状态的历史和过程显示了地球气候系统对各种内外因素的敏感性，以及关键的响应raybet雷竞技最新地球成分系统对这样的变化。这些数据集的分辨率和高精度捕捉了人类时间尺度上的环境变化，从而提供了关键的基线
了解地球的过去可以评估未来的气候变化。raybet雷竞技最新然而，这是最近发生的事古气候记录raybet雷竞技最新只捕捉到已知气候现象范围的一部分;raybet雷竞技最新在大气中二氧化碳含量比当前水平至少低25%的情况下，两极冰川世界中的冰盖的增减。
相对于近期气候动态的合理记录和对近期在冰窖状态下运行的短期反馈的至少部分了解，过去全球变暖和主要气候转变时期的气候动态是相当重要raybet雷竞技最新的不太为人所理解．古气候记录raybet雷竞技最新为进一步了解气候对大气中二氧化碳增加的长期平衡敏感性以及全球变暖对气候的影响提供了可能大气和海洋环流冰盖稳定性和海平面响应、海洋酸化、区域水文气候以及海洋和陆地生态系统的健康。raybet雷竞技最新深时古气候记录独特地提供了理解raybet雷竞技最新短期(几十年到几百年)和长期(数千年到数万年)气候系统反馈在地球历史上较长时期内如何发挥作用所需的时间连续性。这一认识将为地球气候如何响应和从气候变化水平中恢复提供有价值的见解raybet雷竞技最新温室气体强迫如果不采取措施减少排放，预计就会发生这种情况。
尽管深层温室气候并不是未来气候的精确类比，但过去的温暖气候，raybet雷竞技最新特别是突然的全球变暖事件，可以为在温暖条件下物理、生物地球化学和生物过程如何运作提供重要的见解。这些见解特别包括温室气体的作用在导致或“迫使”全球变暖方面;变暖对冰盖稳定性、海平面以及海洋和水文过程的影响;和全球变暖的后果为了生态系统和全球生物圈。
随着地球继续变暖，它可能正在接近一个关键的气候阈值，超过这个阈值，可能会发生快速和潜在的永久性变化——至少在人类的时间尺度raybet雷竞技最新上——而不是根据现代条件调整的气候模型所预期的变化。气候系统中特别容易因大气中二氧化碳的raybet雷竞技最新增加而被迫超过这些阈值的成分包括:北极夏季海冰的损失，格陵兰岛和南极西部冰盖的稳定性，大西洋温盐环流的活力，亚马逊和北方森林的范围，以及厄尔Niño-Southern振荡(ENSO)的变化。有关这些阈值的气候变化的深度地质档案可以为几个主要的社会问题提供洞察raybet雷竞技最新——突然和剧烈的气候变化会在多快的时间内发生，以及这种变化会持续多长时间?
深部地质记录提供了几个这样的气候转变的例子，也许其中最引人注目的是古新世-始新世热最大值(PETM)，它可能与不久的将来有相似之处。raybet雷竞技最新这种突然的温室气体引起的全球变暖始于~55 Ma，“化石”碳的大量快速释放和碳循环的严重破坏。全球变暖伴随着极端的水文气候变化和加速的风化作用，深海酸化和可能广泛的海洋缺氧。raybet雷竞技最新虽然中高纬度地区的区域气候变得更加raybet雷竞技最新湿润，并以极端降水事件增加为特征，但其他地区，如北美西部内陆，则变得更加干旱。这种剧烈的气候变化带来了生态破坏，包raybet雷竞技最新括现代哺乳动物(包括灵长类动物)的出现，大规模的植物和动物性生态系统迁移，以及深海的大范围灭绝。
提高对深时气候动力学的理解的一个关键要求是将古气候转变关键时段的高分辨率观测记录与更复杂的建模相结合。raybet雷竞技最新对下个世纪气候的预测是基于大气raybet雷竞技最新环流气候模型(GCMs)，该模型是根据“最近”过去的记录开发和调整的。在某种程度上，这反映了近时古气候档案提供的高水平的辐射定标和时间分辨率(次年至次千年)。raybet雷竞技最新然而，基于地球环流模式准确预测未来区域和全球气候变化的一个关键前提是，这些模式使用了与我们寻求更好理解的潜在未来气候状态相关的参数。raybet雷竞技最新在这种情况下，最近的气候档案只捕获了已知气候现象范围的一raybet雷竞技最新小部分，因为它来自一个以低且相对稳定的大气二氧化碳和两极冰川为主的时代。建模工作将需要扩大，以捕捉变异性和气候的全部范围raybet雷竞技最新
全球气候系统的强迫反馈，特别是过去的“极端气候事件”和地球变暖间raybet雷竞技最新隔，可以作为未来气候的类似物。另一项要求是需要改进更全面的地球系统模型，以便更好地捕捉区域气候变率，特别是在不同边界条件下(例如古地理、古地形、大气二氧化碳分压和raybet雷竞技最新太阳光度)。
高度优先的深度气候研究议程raybet雷竞技最新
该委员会从科学界的广泛交叉领域获得了大量贡献，确定了深度科学研究议程的以下六个要素，这些要素具有最高优先级，以解决持久的科学问题，并在未来十年产生令人兴奋和至关重要的结果:
提高对气候敏感性和二氧化碳-气候耦合的认识raybet雷竞技最新
确定地球平均表面温度对大气中温室气体水平增加的敏感性是估计未来气候变化可能的量级和影响的关键要求。raybet雷竞技最新古气候记录捕捉了气raybet雷竞技最新候对全方位辐射强迫的响应，可以独特地有助于更好地理解气候反馈和气候变化的放大是如何随着大气二氧化碳和其他温室气体的变化而变化的。一个关键的科学重点是确定多个时间尺度上的长期平衡气候敏感性，特别是在与本世纪内外预期的温室气体强迫相当的时期。raybet雷竞技最新利用深度地质档案来解决这些问题，需要集中精力提高现有代理的准确性和精度，同时努力开发过去大气二氧化碳分压、表面空气和海洋温度、非温室气体和大气气溶胶含量的新代理。有了这些改进的数据，可以使用模型层次结构来测试除二氧化碳强迫外的其他过程(例如，非二氧化碳温室气体、太阳能和太阳能)的效果如何气溶胶强迫)可以解释异常的温暖和寒冷时期，并批判性地评估反馈和气候响应在多大程度上是温室气体强迫的特征。raybet雷竞技最新
raybet雷竞技最新热热带和暖极的气候动力学
尽管古气候重建表明，热带地区raybet雷竞技最新在过去要温暖得多，而且异常的极地温暖是一些温暖的古世界的特征，但目前对热带和气候变化的理解更高的纬度温度对二氧化碳强迫增加的反应仍然有限。这反映了现代观测数据之间的不匹配，现代观测数据被用来定义热带表面温度的恒温调节假设，而气候模式模拟使用了大的辐射强迫来反驳这一假设raybet雷竞技最新热带气候raybet雷竞技最新稳定。目前的共识是，热带海洋的温度似乎没有受到这样一个热带恒温器的调节。值得注意的是，深时记录表明了现代的机制和反馈冰室气候raybet雷竞技最新控制了热带温度和高极点到赤道的温度梯度的系统，可能不能直接适用于更温暖的世界，这表明额外的反馈可能在更温暖的平均温度下起作用。鉴于高温会对热带生态系统产生重大影响，并最终通过遥相关对区域热带外气候产生重大影响，对这些过程的进一步了解很重要，因为这些过程可能会在未来变暖的世界中推动地表温度的进一步变化。raybet雷竞技最新
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了解地球的悠久历史
温暖世界中的海平面和冰盖稳定性
目前，对冰盖动力学理论认识的巨大不确定性妨碍了预测未来冰盖和海平面对持续气候强迫的响应的能力。raybet雷竞技最新例如，对当前冰库气候状态区间的古气候raybet雷竞技最新研究记录了冰盖覆盖范围的变化，而最先进的气候-冰盖耦合模式无法再现这些变化。这些研究进一步表明，平衡海平面对当前变暖的响应可能大大高于模式预测。解决这些问题的努力需要集中在过去的冰盖崩塌时期，这些时期伴随着从冰窖到温室条件的转变，以便为未来的“最坏情况”预测提供背景和理解。这些研究还将完善对较暖世界中长期平衡海平面变化、冰期终止的性质以及这种反馈和反应在未来可能发生作用的时间尺度的科学理解。这类研究的一个组成部分应侧重于提高对生物成因海洋代用物中记录的温度和海水信号进行反演化的能力，包括改进现有的古温度代用物和开发新的地球化学和生物标志物代用物。
了解炎热世界的水文
对过去气候和气候模式的研究强烈表raybet雷竞技最新明，持续的二氧化碳强迫的最大影响将是区域气候变化，从而改变水资源的数量和质量——特别是在干旱易发地区——并对生态系统动态产生影响。了解温暖条件下的水文研究的一个基本组成部分是需要改进对气候系统的理解，因为它可能对气候系统有很大的反馈raybet雷竞技最新全球水文循环对整个二氧化碳水平和气候条件的影响。raybet雷竞技最新深度时间记录独特地记录了影响较暖世界水文循环的过程和反馈，包括高纬度单极冰川作用或无冰条件对低纬度区域降水模式的影响。要理解这些机制和反馈过程，需要收集具有空间分辨率和高时间分辨率、精度和准确性的相关联的海洋-陆地记录。
理解临界点和全球变暖的突然转变
对过去气候的研究表明，地球气候系raybet雷竞技最新统对逐渐的二氧化碳强迫并不是线性响应，而是在跨越气候阈值时通过突然变化做出响应。现代气候正在迅raybet雷竞技最新速变化，地球有可能很快就会越过阈值，导致地球环境发生更大和/或更迅速的变化。raybet雷竞技最新强迫的小变化导致系统的大变化的气候系统行为代表“引爆现象”，突变发生的阈值是“引爆点”。地球距离临界点还有多远，何时会过渡到一种新的气候状态，这个问题至关重要。raybet雷竞技最新由于地质记录中气候突变的时间间隔(包括过去的高温事件)在捕捉过去突变的动态方面具有被证实的潜力，因此它们应该成为未来古气候、古生态学和建模研究的重点。raybet雷竞技最新这些研究应有助于更好地了解气候系统的各个组成部分如何对过去的突变作出反应，特别是在变化速度大到足以危及多样性的时期。raybet雷竞技最新这项研究还将有助于确定气候系统中是否存在我们不知道的阈值和反馈，特别是在温暖的世界和过去的冰窖到温室的过渡中。raybet雷竞技最新
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此外，针对这些间隔进行更详细的调查是限制任何突然气候变化可能持续多长时间的关键要求。raybet雷竞技最新
继续阅读:生物对全球变暖的反应
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