Isflak driver på Svalbard, Norge. Sven-Erik Arndt / Arterra / Universal Images Group via Getty Images

Hvert år krymper havisen i Polhavet til et lavt punkt i midten av september. I år måler den bare 1.44 millioner kvadratkilometer (3.74 millioner kvadratkilometer) - den nest laveste verdi i de 42 årene siden satellitter begynte å ta målinger. Isen i dag dekker bare 50% av arealet dekket for 40 år siden på sensommeren.

Årets minste isutbredelse er den laveste i den 42 år gamle satellittrekorden bortsett fra 2012, noe som forsterker en langsiktig nedadgående trend i arktisk isdekke. Hver av de siste fire tiårene er gjennomsnittlig suksessivt mindre sommeris. Senteret står

Som det mellomstatlige panelet for klimaendringer har vist, er karbondioksidnivået i atmosfæren høyere enn noen gang i menneskets historie. Sist gang atmosfæriske CO2-konsentrasjoner nådde dagens nivå - ca 412 deler per million - var for 3 millioner år siden, under Pliocene-epoken.

Som geoforskere som studerer utviklingen av jordens klima og hvordan det skaper forhold for livet, ser vi utviklende forhold i Arktis som en indikator på hvordan klimaendringer kan transformere planeten. Hvis de globale klimagassutslippene fortsetter å øke, kan de bringe jorden tilbake til Pliocene-forhold, med høyere havnivå, skiftende værmønster og endrede forhold i begge naturlig verden og menneskelige samfunn.

Den pliocene arktiske

Vi er en del av et team av forskere som analyserte sedimentkjerner fra El'gygytgyn innsjø i det nordøstlige Russland i 2013 for å forstå Arktis klima under høyere atmosfæriske karbondioksidnivåer. Fossilt pollen bevart i disse kjernene viser at Pliocene Arctic var veldig forskjellig fra den nåværende tilstanden.

I dag er Arktis en treløs slette med bare sparsom tundravegetasjon, for eksempel gress, sedges og noen få blomsterplanter. Derimot inneholdt de russiske sedimentkjernene pollen fra trær som lerk, gran, gran og hemlock. Dette viser at boreal skog, som i dag ender hundrevis av miles lenger sør og vest i Russland og ved polarsirkelen i Alaska, nådde en gang helt til Polhavet over store deler av det arktiske Russland og Nord-Amerika.

Fordi Arktis var mye varmere i Pliocene, eksisterte ikke Grønlandsisen. Små breer langs Grønlands fjellrike østkyst var blant de få stedene med is året rundt i Arktis. Pliocene-jorden hadde bare is i den ene enden - i Antarktis - og den isen var mindre omfattende og mer utsatt for smelting.

Fordi havene var varmere og det ikke var noen store isdekk på den nordlige halvkule, var havnivået 30 til 50 meter høyere rundt kloden enn i dag. Kystlinjer var langt inn i landet fra deres nåværende beliggenhet. Områdene som nå er Californias Central Valley, Florida-halvøya og Gulf Coast var alle under vann. Så var landet hvor store kystbyer som New York, Miami, Los Angeles, Houston og Seattle ligger.

Varmere vintre over det som nå er den vestlige USA reduserte snøpakken, som i disse dager leverer mye av regionens vann. Dagens Midtvesten og Great Plains var så mye varmere og tørketrommel at det ville vært umulig å dyrke mais eller hvete der.

Hvorfor var det så mye CO2 i Pliocene?

Hvordan nådde CO2-konsentrasjonene i løpet av Pliocene nivåer som ligner på dagens? Mennesker ville ikke dukke opp på jorden i minst en million millioner år til, og vår bruk av fossile brensler er enda nyere. Svaret er at noen naturlige prosesser som har skjedd på jorden gjennom historien, frigjør CO2 til atmosfæren, mens andre bruker det. Hovedsystemet som holder denne dynamikken i balanse og styrer jordens klima er en naturlig global termostat, regulert av bergarter som reagerer kjemisk med CO2 og trekk den ut av atmosfæren.

Drivhuseffekten fører til økning i overflatetemperaturer og noen steder nedbør. Sammen akselererer disse silikatbergforvitring. Raskere forvitring fjerner igjen mer CO2 fra atmosfæren (gul pil). Styrken til drivhuseffekten er avhengig av atmosfærisk CO2-nivå. Gretashum / Wikipedia

I jord brytes visse bergarter kontinuerlig ned i nye materialer i reaksjoner som forbruker CO2. Disse reaksjonene har en tendens til å øke hastigheten når temperaturer og nedbør er høyere - nøyaktig klimaforholdene som oppstår når atmosfæriske klimagasskonsentrasjoner stiger.

Men denne termostaten har en innebygd kontroll. Når CO2 og temperaturer øker og bergforvitring akselererer, trekker det mer CO2 fra atmosfæren. Hvis CO2 begynner å falle, avtar temperaturen og bergforvitring avtar globalt, og trekker ut mindre CO2.

Bergforvitringsreaksjoner kan også fungere raskere der jord inneholder mange nylig eksponerte mineraloverflater. Eksempler inkluderer områder med høy erosjon eller perioder der Jordens tektoniske prosesser presset land oppover, og skaper store fjellkjeder med bratte bakker.

Fjellforvitringstermostaten fungerer i et geologisk sakte tempo. For eksempel, på slutten av dinosaurusalderen for rundt 65 millioner år siden, anslår forskere at atmosfærisk CO2-nivå var mellom 2,000 og 4,000 deler per million. Det tok over 50 millioner år å redusere dem naturlig til rundt 400 deler per million i Pliocene.

Fordi naturlige endringer i CO2-nivå skjedde veldig sakte, var sykliske skift i jordens klimasystem også veldig sakte. Økosystemer hadde millioner av år til å tilpasse seg, justere og sakte svare på skiftende klima.

{vembed Y = 2hNgEVFMJnQ}
Sommervarmebølgene endrer Nord-Sibir, tiner permafrost og skaper forhold for storskogsbranner.

En pliocenlignende fremtid?

I dag er menneskelige aktiviteter overveldende de naturlige prosessene som trekker CO2 ut av atmosfæren. Ved begynnelsen av den industrielle perioden i 1750 sto atmosfærisk CO2 på omtrent 280 deler per million. Det har tatt mennesker bare 200 år å fullstendig reversere banen som startet for 50 millioner år siden, og bringe planeten tilbake til CO2-nivåer som ikke har blitt opplevd i millioner av år.

Det meste av dette skiftet har skjedd siden andre verdenskrig. Årlige økninger på 2-3 deler per million nå er vanlige. Og som svar, varmer jorden i raskt tempo. Siden omtrent 1880 har planeten varmet opp 1 grad Celsius (2 grader Fahrenheit) - mange ganger raskere enn noen oppvarmingsepisode de siste 65 millioner årene av jordens historie.

I Arktis har tap av reflekterende snø og isdekke forsterket denne oppvarmingen til +5 C (9 F). Som et resultat trender den arktiske havisdekningen om sommeren lavere og lavere. Forskere projiserer at Arktis vil være helt isfri om sommeren i løpet av de neste to tiårene.

Dette er ikke det eneste beviset på drastisk oppvarming av Arktis. Forskere har registrert ekstreme sommersmeltehastigheter over Grønlandsisen. I begynnelsen av august, Canadas siste gjenværende ishylle, på territoriet til Nunavut, kollapset i sjøen. Deler av Arktisk Sibir og Svalbard, en gruppe norske øyer i Polhavet, nådde rekordknusende høye temperaturer i sommer.

Kystbyer, landbruksbrødkurvregioner og vannforsyning for mange samfunn vil alle være radikalt forskjellige hvis denne planeten vender tilbake til en CO2-verden fra Pliocene. Denne fremtiden er ikke uunngåelig - men å unngå den vil kreve store skritt nå for å redusere bruken av fossilt brensel og skru ned jordtermostaten.

Om forfatterne

Julie Brigham-Grette, professor i geofag, University of Massachusetts Amherst og Steve Petsch, lektor i geofag, University of Massachusetts Amherst

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Livet etter karbon: Den neste globale transformasjonen av byer

by Peter Plastrik, John Cleveland
Fremtiden for våre byer er ikke hva det pleide å være. Den moderne bymodellen som tok hold globalt i det tjuende århundre har overlevd sin nytte. Det kan ikke løse problemene som det bidro til å skape - spesielt global oppvarming. Heldigvis oppstår en ny modell for byutvikling i byer for å aggressivt takle virkelighetene av klimaendringer. Det forandrer måten byer designer og bruker fysisk plass, genererer økonomisk rikdom, forbruker og disponerer ressurser, utnytter og opprettholder de naturlige økosystemene og forbereder seg for fremtiden. Tilgjengelig på Amazon

Den sjette utryddelsen: En unaturlig historie

av Elizabeth Kolbert
I løpet av de siste halv milliarder årene har det vært Fem masseutryddelser, da mangfoldet av liv på jorden plutselig og dramatisk ble inngått. Vitenskapsmenn rundt om i verden overvåker for øyeblikket sjette utryddelsen, som antas å være den mest ødeleggende utryddelseshendelsen siden asteroideffekten som slettet ut dinosaurene. Denne gangen er katastrofen oss. I prosa som er umiddelbart ærlig, underholdende og dypt informert, New Yorker forfatteren Elizabeth Kolbert forteller oss hvorfor og hvordan mennesker har endret livet på planeten på en måte som ingen arter har før. Interweaving forskning i et halvt dusin disipliner, beskrivelser av den fascinerende arten som allerede har gått tapt, og historien om utryddelse som et konsept, gir Kolbert en flytende og omfattende redegjørelse for forsvunnelsene som skjer før våre øyne. Hun viser at den sjette utryddelsen sannsynligvis vil være menneskehetens mest varige arv, og tvinger oss til å revurdere det grunnleggende spørsmålet om hva det betyr å være menneske. Tilgjengelig på Amazon

Klima kriger: Kampen for overlevelse som verdens overoppheting

av Gwynne Dyer
Bølger av klimaflyktninger. Dusinvis av mislykkede stater. Full krig. Fra en av verdens store geopolitiske analytikere kommer et skremmende glimt av de strategiske realitetene i den nærmeste fremtid, når klimaendringer driver verdens krefter mot overkroppens overlevelsespolitikk. Prescient og unflinching, Climate Wars vil være en av de viktigste bøkene i de kommende årene. Les det og finn ut hva vi skal på. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.