 | この記事は物語のように書かれています。 （2008年4月） |
冷帯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時期における熱帯 気温のモデル推定値と、代理指標が示唆するより低温の気温との間に見られる明らかな差異である。この長年のパラドックスは、新たな代理指標によって過去の温室気候における熱帯の気温が著しく温暖であったことが示されたことで解決された。低勾配問題、すなわち現在と比較して極域が非常に温暖であるという問題は、最先端の気候モデルにおいても依然として課題となっている。
パラドックスの起源
プロキシに基づく古気温の再構築は、熱帯と極の間の温度勾配が低いことを予測していたようだ。表層に生息する有孔虫のデータは、異常に温暖な白亜紀後期には、海面水温が現在よりも低かったことを示唆している。[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た。
第三紀に機能していた気候モデルは、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、熱帯地方の気温は40℃以上になると予測されました。これは、代理変数が示す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℃（77°F））よりもはるかに高い値です。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。
モデル
白亜紀と始新世の温暖期における氷の減少を予測し、説明するモデルが開発されました。モデルは、可能な限り単純化すべきという基本原則に従って開発されました。そのため、最初のモデルは、大陸の配置の違いのみを用いて氷の減少を説明しようとしました。[2]これらのモデルでは、大気中のCO2濃度の増加なしに氷のない状態を作り出すことはできませんでした。この仮定は証拠と照らし合わせて検証され、妥当であることが確認されました。[2]これにより新たな問題が発生しました。CO2の増加は熱帯の海水温の上昇を引き起こしますが、証拠は現在の海水温と同じか、あるいはそれよりも低かったことを示唆していました。[2]
熱帯の海が冷たいことを裏付けるデータ
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（より温暖な気温を示唆）とは矛盾している[3]。ただし、陸上の数値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[4] 。
エラーの原因
分析誤差は個々の標本では約2～3℃ですが、サンプル全体を分析すると0.5～1.0℃に低下します。この誤差だけでは差異を説明するには不十分です。[2]他の要因を考慮すると、未処理のサンプルでも最大3℃の誤差が生じる可能性があります。[2]塩分濃度の変化、運動学的変化、および続成作用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℃低下させると推定されており、定量化が困難です。[2]
データとモデルの整合
モデルを「微調整」する唯一の方法は、雲のパラメータ化を変更することだった。これは、あらゆるモデルの中で最も予測困難な側面の一つである。モデルは、二酸化炭素濃度の上昇によって熱帯雲量が増加し、これらの地域が太陽熱から保護されると仮定するように調整された。 [ 2]しかし、この挙動を裏付ける証拠はなく、依然として問題が残っていた。極域は依然としてモデルの予測よりも高温だった。 [2]海洋による極方向への熱輸送の増加や、高緯度における植生の反応といった他のフィードバックも提案されたが、これらはそれぞれ南半球と冬季における挙動を完全に説明するものではなかった。[2]
パラドックスを解明する
暖かさの兆し - 地上のプロキシ
陸上のプロキシデータによると、赤道温度は30℃に達した可能性が示唆されている[4]。しかし、この数値は熱帯地方以外で得られたデータの外挿に基づいている。[4]これは、有孔虫のプロキシデータが間違っていたことを示唆している。つまり、そのテストは続成作用によって上書きされた可能性がある。研究者たちは、その殻が続成作用によって変化したかどうかを容易に判断できるため、 浅海に生息する軟体動物に着目した。
軟体動物における続成作用の検出
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、沿岸域に生息する軟体動物は殻に季節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解消されます。
軟体動物のデータ
軟体動物の証拠は、始新世と漸新世の間に寒冷化が起こ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標本では、始新世には約26℃、漸新世には約22℃の水温が記録されている。この寒冷化は顕著な季節性を示し、復元された水温は夏には5℃低いが、冬にはわずか3℃低いことが示された。[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ていたことを示唆しています。[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、現在の海面温度よりも約4～5℃高いとされています。[3]
有孔虫記録の再評価
マグネシウム/カルシウム古温度計は、δ 18 O法に代わる最近開発された手法であり、後者の手法に内在する多くの不確実性を回避します。この手法を用いることで、同じ地点で得られた元のδ 18 O記録とは対照的に、より期待値と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綿密な研究により、実際には期待値に近いδ 18 Oシグネチャーが得られました。 [6]これは、当初の混乱の原因が、保存状態の悪さにあったことを示唆しています。
参考文献
- ^ D'hondt, S.; Arthur, MA (1996). 「後期白亜紀の海洋と冷温熱帯パラドックス」. Science . 271 (5257): 1838. Bibcode :1996Sci...271.1838D. doi :10.1126/science.271.5257.1838. S2CID 129699980.
- ^ abcdefghi Crowley, TJ; Zachos, JC (2000). 「過去の温暖期における帯状気温プロファイルの比較」.地球史における温暖気候. ケンブリッジ大学出版局. pp. 50– 76. ISBN 978-0-521-64142-5. 2008年4月24日閲覧。
- ^ abcdefgh Kobashi, T.; Grossman, EL; Yancey, TE; Dockery, DT (2001). 「矛盾する始新世熱帯気温推定値の再評価：軟体動物の酸素同位体による低緯度温暖域の証拠」. Geology . 29 (11): 983– 986. Bibcode :2001Geo....29..983K. doi :10.1130/0091-7613(2001)029<0983:ROCETT>2.0.CO;2.
- ^ abc Lunt, DJ; Ross, I.; Hopley, PJ; Valdes, PJ (2007). 「後期漸新世のC4草本植物と気候のモデリング」.古地理学、古気候学、古生態学. 251 (2): 239– 253. Bibcode :2007PPP...251..239L. doi :10.1016/j.palaeo.2007.04.004.
- ^ Tripati, AK; Delaney, ML; Zachos, JC; Anderson, LD; Kelly, DC; Elderfield, H. (2003). 「プランクトン性有孔虫のMg/Ca比を用いた古第三紀初期の熱帯海面水温復元」. Paleoceanography . 18 (4): 25. Bibcode :2003PalOc..18d..25T. doi :10.1029/2003PA000937.
- ^ Pearson, PN; Ditchfield, PW; Singano, J.; Harcourt-brown, KG; Nicholas, CJ; Olsson, RK; Shackleton, NJ; Hall, MA (2001). 「後期白亜紀および始新世における熱帯海面水温の上昇」Nature . 413 (6855): 481– 487. Bibcode :2001Natur.413..481P. doi :10.1038/35097000. PMID 11586350. S2CID 4344258.
