2016年4月25日,Nature雜志發表題為《不斷變化的大氣CO2濃度是新生代早期氣候的主要驅動因素》(Changing Atmospheric CO2 Concentration Was the Primary Driver of Early Cenozoic Climate)的文章,通過分析古海洋沉積物中有孔蟲的化學成分來重建古CO2含量,發現始新世大氣中CO2濃度是全球氣候變化的主要驅動力,CO2濃度的升高是早始新世極端溫暖氣候的主要原因,隨后的氣候變冷導致CO2濃度下降,最終形成了現今的極地冰層。
早始新世(約5100~5300萬年前)氣候最適宜事件(EECO)是過去6500萬年里最熱的一段時期,年平均氣溫比工業化前高10 ℃,比現在約高14 ℃。隨后到中—晚始新世,全球變冷,特別是高緯度地區,最終到早漸新世(約3360萬年前)在南極洲形成了大陸冰蓋。目前預測始新世時大氣CO2濃度為500~3000 ppm,但由于缺少相關研究數據,該時期的CO2與氣候間的相互作用仍不明了。以英國南安普敦大學(University of Southampton)的研究人員為首的研究團隊,采用最新的地球化學分析方法,利用從坦桑尼亞鉆探項目獲取的保存完好的浮游有孔蟲貝殼中的硼同位素(δ11B)來表征pH值,用以校正先前的預測值,判斷大氣中的CO2含量。
盡管有孔蟲種屬的不確定性使得CO2含量的絕對值難以確定,但推算結果表明EECO期間大氣CO2的濃度約為1400 ppm。早始新世至晚始新世,CO2含量大約減少1/2。對于給定的氣候強迫,在始新世時期對海面溫度變化的緯度依賴性與第四紀晚期類似,那么CO2含量的降低足以驅動始新世發生由高緯到低緯的氣候變冷。一旦去除工業化前到始新世期間由慢反饋作用(不包括碳循環)引起的全球溫度變化,相對于工業化前CO2每增加1倍,溫度升高2.1~4.6 ℃(66%的置信度),EECO與始新世晚期均顯示出氣候平衡敏感性,類似于規范區間(1.5~4.5 ℃),說明早始新世的大部分溫室效應是由CO2含量的增加所引起,此期間的氣候敏感性相對穩定。