Geoscientists rekonstruerer øjenåbnende 900-årige nordøstlige klimarekord

Implementerer en ny teknik for første gang i regionen, geovidenskabsmænd ved University of Massachusetts Amherst har rekonstrueret den længste og højeste opløsning klimarekord for det nordøstlige USA, som afslører tidligere uopdagede tidligere temperaturcyklusser og forlænger rekorden 900 år ind i fortiden, langt ud over den tidligere tidlige dato af 1850.

Første forfatter Daniel Miller, med Helen Habicht og Benjamin Keisling, udførte denne undersøgelse som en del af deres ph.d.-programmer med rådgivere geovidenskabsprofessorerne Raymond Bradley og Isla Castañeda. Som Miller forklarer, de brugte en relativt ny kvantitativ metode baseret på tilstedeværelsen af ​​kemiske forbindelser kendt som forgrenede glyceroldialkylglyceroltetraethere (forgrenede GDGT'er) fundet i søer, jord, floder og tørvemoser rundt om i verden. Forbindelserne kan give et uafhængigt terrestrisk paleo-termometer, der nøjagtigt vurderer tidligere temperaturvariationer.

Miller siger, "Dette er den første indsats, der bruger disse forbindelser til at rekonstruere temperaturen i det nordøstlige, og den første ved denne beslutning." Han og kolleger var i stand til at indsamle i alt 136 prøver, der spænder over 900-års tidsrum, mange flere, end der ville være tilgængelige med mere traditionelle metoder og fra andre steder, der typisk kun giver én prøve pr. 30-100 år.

I deres resultater, Miller siger, "Vi ser i det væsentlige afkøling gennem det meste af rekorden indtil 1900-tallet, som matcher andre palæo-rekorder for Nordamerika. Vi ser den middelalderlige varmeperiode i den tidlige del og den lille istid i 1800-tallet." En uventet observation var 10, 50- til 60-årige temperaturcyklusser, der ikke er set før i optegnelser fra det nordøstlige USA, tilføjer han, "en ny opdagelse og overraskende. Vi forsøger at finde ud af, hvad der forårsager det. Det kan være forårsaget af ændringer i den nordatlantiske oscillation eller andre atmosfæriske mønstre. Vi vil se nærmere på det."

Han tilføjer, "Vi er meget begejstrede for det her. Jeg synes, det er en fantastisk historie om, hvordan studerende, der kommer på en lovende idé, hvis de har tilstrækkelig støtte fra deres rådgivere, kan producere en undersøgelse med virkelig øjenåbnende resultater." Detaljer fremgår af et nyligt nummer af European Geophysical Unions online-tidsskrift med åben adgang, Fortidens klima .

Forfatterne påpeger, at paleo-temperatur-rekonstruktioner er afgørende for at skelne menneskeskabte klimaændringer fra naturlig variation, men historiske temperaturregistreringer er ikke lange nok til at fange præ-menneskelig-påvirkning variabilitet. Yderligere, at bruge konventionelle pollen- og landbaserede sedimentprøver som klimaproxyer kan afspejle forvirrende parametre snarere end temperatur, såsom nedbør, fugtighed, evapo-transpiration og vegetationsændringer.

Derfor, yderligere kvantitative paleo-temperaturregistreringer er nødvendige for nøjagtigt at vurdere tidligere temperaturvariationer i det nordøstlige USA, påpeger forskerne. Et uafhængigt terrestrisk palæo-termometer, der er baseret på måling af to biprodukter fra processer udført i forgrenede GDGT'er i søsediment, en metode, der først blev introduceret for to årtier siden af ​​forskere i Holland, tilbudt et lovende alternativ, siger Miller.

Kildeorganismer er ikke kendt for gren-GDGT'er, han påpeger, men de menes at være produceret delvist af acidobakterier. "Dette er forbindelser, der sandsynligvis produceres af forskellige alge- og bakteriesamfund i membranen, eller hud, " bemærker han. "Ligesom for mennesker, huden regulerer organismens kropstemperatur, og disse forbindelser ændrer sig som reaktion på temperaturen. Så hvis de vokser om sommeren, de afspejler det, og forbindelserne er anderledes, end hvis de blev produceret om vinteren. Vi registrerer forbindelserne for at få temperaturkurverne. Vi fandt ud af, at der ser ud til at være en enorm opblomstring af disse organismer i efteråret. Efter at de dør, de slår sig ned i søbunden. Vi tror, ​​at det primært er en faldtemperatur, vi registrerer."

Til dette arbejde, Miller og kolleger konstruerede store plastik sedimentfælder og udsatte dem omkring ti fod under overfladen af ​​en lille, 106 fod dyb sø i det centrale Maine i maj, 2014. De dukkede derefter ned for at samle en opsamlingsflaske fra bunden af ​​hver fælde hver måned i juni, Juli, august og september, og den efterfølgende maj 2015.

Miller siger, "Denne sø er meget dyb for sit lille område, med meget stejle sider. Det ser ikke ud til at have meget blanding af vandlag ved overfladevind. Vi tror, ​​det har været med til at bevare et bundvandslag uden ilt året rundt, kendt som anoksi, som hjælper med at bevare årlige lag i sedimenterne på bunden af ​​søen. Det er sjældent, at en sø har så fint, tynde linjer, der repræsenterer årlig aflejring, så alt du skal gøre er at tælle linjerne for at tælle årene. Vi dobbelttjekkede vores resultater med radiocarbondatering og andre metoder, og det viser sig, at det lykkedes at rekonstruere temperaturrekorden på denne måde."

Miller og kolleger siger, at dette projekt nød bemærkelsesværdig støtte fra mange sider, herunder UMass Amherst Alumni Association, der støtter studerendes feltarbejde og dataindsamling i Maine; geologiafdelingen på Bates College; finansiering fra U.S. Geological Survey; og på UMass Amherst, sofistikeret biogeokemi laboratorieudstyr og Joe Hartshorn Memorial Award fra geovidenskabsafdelingen, og anden bistand fra Northeast Climate Adaptation Science Center.

Forskerne konkluderer, at denne første paleo-temperatur rekonstruktion kombineret med stedspecifik viden fra Basin Pond "informerer vores forståelse af klimatiske variationer i det nordøstlige USA ud over æraen med menneskelig indflydelse" og "bidrager til vores forståelse af produktionen og skæbnen for brGDGT'er "i søsystemer.