New Englands makrelår fra 1816 og klimaændringer i dag

Hundredvis af artikler er blevet skrevet om det største vulkanudbrud i registreret historie, ved Indonesiens Tambora-bjerg for godt 200 år siden. Men for en lille gruppe New England-baserede forskere, en Tambora -historie mere skulle fortælles, en relateret til dens katastrofale virkninger i Maine-bugten, der kan bære lektioner for sammenflettede menneske-naturlige systemer, der står over for klimaændringer rundt om i verden i dag.

I det seneste nummer af Videnskabens fremskridt , førsteforfatter og forskningsstipendiat Karen Alexander ved University of Massachusetts Amherst og 11 andre, herunder akvatiske økologer, klimaforskere og miljøhistorikere beretter om deres mange lag, tværfaglig undersøgelse af virkningerne af Tambora på kystfisk og kommercielt fiskeri.

Alexander siger, "Vi henvendte os til vores undersøgelse som en retsmedicinsk undersøgelse. Vi vidste, at Tamboras ekstreme kulde havde ramt New England, Europa, Kina og andre steder i så længe som 17 måneder. Men ingen, vi kendte til, havde undersøgt kystnære økosystemer og fiskeri. Så, vi ledte efter beviser tæt på hjemmet."

I arbejde, der integrerer samfunds- og naturvidenskab, de brugte historiske fiskeeksportdata, vejrmålinger, dæmningskonstruktion og byvækstkronologier og andre kilder for at opdage Tamboras virkninger på Maine-bugtens komplekse menneskelige og naturlige system.

Udbruddet i 1815 forårsagede en langvarig, ekstrem klimabegivenhed i 1816 kendt som "året uden sommer." Da vulkansk vinter satte sig på store dele af den nordlige halvkugle, afgrøder mislykkedes, husdyr døde og hungersnød skyllede over mange lande. I New England, afgrødeudbyttet kan være faldet med 90 procent. Forskerne fandt ud af, at 1816 også blev kaldt "makrelåret, "et fingerpeg om, hvad de ville finde angående fiskeri.

Udover Tamboras klimaeffekter, forfatterne undersøgte andre systemomfattende påvirkninger for at forklare observerede tendenser. Disse omfattede historiske begivenheder såsom krigen i 1812, menneskelig befolkningstilvækst, obstruktion af fiskehabitater på grund af dæmningsbygning og ændringer i fiskeredskaber, der kunne have påvirket fiskeriet på det tidspunkt. Ved at anvende historiske metoder i en kompleks tilgang til adaptive systemer tillod de at gruppere og bestille data på forskellige organisationsskalaer og identificere statistisk signifikante processer, der svarede til kendte resultater, siger Alexander.

For eksempel, temperaturudsving påvirkede hele Maine-bugten i korte perioder, mens konstruktion af dæmninger påvirkede individuelle vandområder gennem dæmningerne. Rum- og tidsskalaer er forskellige i hvert enkelt tilfælde, men både temperatursvingninger og habitathindringer påvirker fisk, og dermed fiskeri, på samme tid. Sådanne interaktioner er karakteristiske for komplekse systemer, bemærker hun.

Etablering af timing var nøglen til at løse mysteriet, Tilføjer Alexander. Store eksportarter, herunder ferskvand-gydende alewives og shad og marine-gytende makrel og sild, har forskellige temperaturtolerancer og sæsonbestemte migrationsmønstre og timing, eller fænologi. Alewives og makrel ankom tidligere, da vandet var koldere, skygge og sild ankommer senere, efter at vandet var blevet varmet op. På grund af deres fænologi og sårbarhed i floder og vandløb under gydning, alewives led mest af den ekstreme klimahændelse. I Massachusetts, hvor vandløb havde været opdæmmet i lang tid, dens virkninger blev forstærket, fandt forskerne.

I begyndelsen af ​​1800-tallet var aleviveder en "brugsfisk, "en vigtig kommerciel eksport, men også brugt som kyllingefoder, havegødning og menneskeføde om vinteren. Vinteren 1816 var så kold, Alexander siger, at "Penobscot Bay frøs fast fra Belfast til Castine." Da alewives ankom til deres sæsonbestemte gydetidspunkt, ugunstige forhold sandsynligvis forstyrrede gydeløb, øget naturlig dødelighed og kritisk for de mennesker, der er afhængige af dem, nedsat fangst.

Hun tilføjer, "Under denne klimakrise, folk kunne ikke fange nok alewives til at opfylde deres behov, så de blev hurtigt til makrel, den næste rigelige art, der ankommer langs kysten. At forfølge makrel og hurtigt distribuere den til samfund uden andre fødekilder ændrede fundamentalt kystfiskeriets infrastruktur." Selvom optegnelser tyder på, at alewife-populationerne tilsyneladende kom sig inden for 25 år, "Folk reagerede hurtigt og effektivt på Tambora på kun fem år og så sig aldrig tilbage, da krisen gik over."

Antallet af menneskelige og alewife reaktioner blev koblet og hurtige løsninger, blive permanent, senere opnået en atmosfære af uundgåelighed, foreslår forfatterne.

De tilføjer, at "komplekse løsninger undgår simple forklaringer." De påpeger de "mange og indlysende, "paralleller mellem den pludselige ekstreme begivenhed og aktuelle forekomster af tørke, oversvømmelse, storm ødelæggelse, fødevareforstyrrelser og hungersnød tilskrives klimaændringer.

"Fortiden kan være et laboratorium, " skriver Alexander og kolleger. Anvendelse af historiske metoder inden for en Complex Adaptive Systems-tilgang kan tilbyde en enkel måde at undersøge komplekse systemer, hvor skala, hastighed og fænologi forbinder menneskelige og naturlige processer, og hjælpe med at "fremme menneskelig modstandskraft ved at styrke modstandskraften i den naturlige verden."

UMass Amherst fiskeriokolog Adrian Jordaan tilføjer, "Når ressourcerne er tilgængelige lokalt, de kan hjælpe samfund med at klare forandringer. Også, under ekstreme klimabegivenheder, utænkelige ændringer herunder store samfundsmæssige ændringer kan forekomme. Det er ting, vi skal være forberedte på i dagens verden, hvor ekstreme klimatiske begivenheder bliver hyppigere og mere alvorlige."

Michelle Staudinger, en økolog med Northeast Climate Science Center ved UMass Amherst, siger, "Alewives og andre fisk, der bebor både floder og oceaner, er meget sårbare over for klimaforandringer. Lærdomerne fra denne undersøgelse vil hjælpe os med bedre at forudse, forberede og håndtere yderligere fremtidige påvirkninger på deres befolkninger såvel som de menneskelige samfund, der er afhængige af dem."

Alex Bryan, en klimaforsker og medforfatter fra U.S. Geological Survey, siger, at det var en udfordring at studere en 200 år gammel begivenhed. "Langsigtede temperaturregistre begynder først ved begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Heldigvis vi fandt vejrjournalen for en læge bosat i Salem, Masse., der registrerede lufttemperaturen fire gange om dagen fra 1780'erne til 1820'erne. Uden hans hengivenhed til at overvåge vejret, denne undersøgelse ville ikke have været mulig. "