每年9月中旬，北冰洋的海冰覆蓋面積都縮小到最低點。今年，它的測量值僅為144萬平方英里(374萬平方公里)，是自衛(wèi)星開始進行測量以來42年來的第二低值。今天的冰只覆蓋了40年前夏末的面積的50%。

正如政府間氣候變化專門委員會所表明的那樣，大氣中的二氧化碳含量比人類歷史上任何時候都高。大氣CO 2濃度上一次達到上年水平(約百萬分之412)是在三百萬年前的上新世時期。

作為研究地球氣候變化及其如何創(chuàng)造生命條件的地球?qū)W家，我們認為北極地區(qū)不斷變化的條件是氣候變化如何改變地球的指標。如果全球溫室氣體排放量繼續(xù)增加，它們將使地球回到上新世的狀況，海平面升高，氣候變化，自然界和人類社會的狀況都發(fā)生變化。

上新世北極

我們是一個團隊的科學家分析了誰的一部分沉積巖芯從El'gygytgyn湖東北俄羅斯在2013年，了解北極較高下大氣中的二氧化碳水平的氣候。這些巖心中保存的化石花粉表明，上新世北極與其當前狀態(tài)有很大不同。

如今，北極已經(jīng)變成了無樹的平原，只有稀疏的苔原植被，例如草，莎草和一些開花植物。相比之下，俄羅斯的沉積物核心含有來自落葉松，云杉，冷杉和鐵杉等樹木的花粉。這表明，如今在俄羅斯西南部和阿拉斯加北極圈以數(shù)百公里為界的北方森林，曾經(jīng)跨越俄羅斯的大部分北極地區(qū)和北美洲到達北冰洋。

由于上新世的北極要溫暖得多，因此格陵蘭冰蓋不存在。格陵蘭多山的東部沿海地區(qū)的小冰川是北極常年結(jié)冰的少數(shù)地方。上新世地球僅在南極的一端有冰，而冰的擴散程度較小，更容易融化。

由于海洋變暖，北半球沒有大冰原，因此全球海平面比今天高30至50英尺(9至15米)。海岸線遠離其當前位置向內(nèi)陸?，F(xiàn)在加利福尼亞州的中央山谷，佛羅里達半島和墨西哥灣沿岸的地區(qū)都在水下。紐約，邁阿密，洛杉磯，休斯敦和西雅圖等主要沿海城市所處的土地也是如此。

現(xiàn)在美國西部減少的積雪越冬，這些天就為該地區(qū)的大部分水供應。今天的中西部和大平原氣候溫暖干燥，以至于在那里不可能種植玉米或小麥。

為什么上新世有這么多的CO 2?

在上新世期間，CO 2的濃度如何達到今天的水平?人類至少要再過一百萬年才會出現(xiàn)在地球上，而我們對化石燃料的使用甚至更近了。答案是，地球自始至終發(fā)生的某些自然過程會將CO 2釋放到大氣中，而其他過程則將其消耗掉。使這些動力學保持平衡并控制地球氣候的主要系統(tǒng)是天然的全球恒溫器，該恒溫器由與CO 2發(fā)生化學反應并將其排出大氣的巖石調(diào)節(jié)。

在土壤中，某些巖石在消耗CO 2的反應中不斷分解為新材料。當溫度和降雨量更高時，這些反應往往會加快，這正是大氣中溫室氣體濃度升高時發(fā)生的氣候條件。

但是此恒溫器具有內(nèi)置控件。當CO 2和溫度升高并且?guī)r石風化加速時，它將從大氣中吸收更多的CO 2。如果CO 2開始下降，則溫度會降低，巖石的全球風化速度將減慢，從而減少CO 2的排放。

在土壤中含有大量新暴露的礦物表面的地方，巖石的風化反應也可以更快地起作用。例如，侵蝕嚴重的地區(qū)或地球的構(gòu)造過程將土地向上推，從而形成具有陡坡的主要山脈。