Et 40 millioner år gammelt lag af støv kan hjælpe med at forudsige, hvordan monsuner vil ændre sig

Et fint lag støv, der menes at være efterladt af den første vintermonsun nogensinde, der krydsede det nordøstlige Tibet, er blevet afsløret af videnskabsmænd, afslører det øjeblik, hvor det store vejrfænomen, der vander store dele af Asiens somre og udtørrer sine vintre, måske er begyndt.

Støvet blæste ind for omkring 40 millioner år siden, stammer fra de samme steder, som vintermonsunerne bringer støv fra i dag. Der er ingen at finde før denne dato - men støv er blevet aflejret lige siden.

Monsuner giver vand til halvdelen af ​​verdens befolkning og forekommer i troperne og subtroperne, selvom den mest magtfulde er den sydasiatiske monsun. Efterhånden som sommervarmen vokser, fedt nok, fugtfyldt luft strømmer ind fra havet, varmer og stiger, frigiver sin belastning, når den når de køligere temperaturer over. Om vinteren, det modsatte sker med glaciale vinde, der blæser fra Arktis og blæser støv over hele Asien og de omkringliggende oceaner.

Men monsuner er stadig dårligt forstået, og nutidens klimamodeller er uenige om, hvordan øget kuldioxid (CO ₂ ) i atmosfæren vil ændre dem. Ved at forstå, hvordan monsuner startede, og hvordan dette vejrfænomen og CO ₂ forholde sig til hinanden, forskere kan forbedre nutidens modeller.

Forskere havde troet, at den asiatiske monsun begyndte for omkring 25 millioner år siden, men for nylig offentliggjorde flere uafhængige hold beviser, der skubbede datoen tilbage til omkring 40 millioner år siden. Det var omkring dette tidspunkt, at de to kontinenter Indien og Asien stødte sammen, skubbe Himalaya og det tibetanske plateau til at eksistere, og, engang mellem 55 og 34 millioner år siden, Jorden begyndte at køle af fra en varm, isfri planet til de bipolære ishusforhold i dag. Professor Guillaume Dupont-Nivet, en specialist i palæo-miljø ved det franske nationale center for videnskabelig forskning (CNRS) i Paris, mener, at monsuner kan have haft en afgørende rolle at spille i denne afkøling.

Afkølet

Han tror, ​​at kraftige regnskyl forårsagede en enorm nedslidning af bjergene, kendt som forvitring. Forvitring er kendt for at trække CO ₂ fra atmosfæren på en række måder - f.eks. det resulterende støv, når den når havet, tilfører plankton, som derefter optager CO ₂ efterhånden som de vokser. Med mindre CO ₂ at isolere atmosfæren, drivhuseffekten svækket og klimaet afkølet.

"Der er mange teorier om den globale afkøling, og det er kun en af ​​dem, " sagde prof. Dupont-Nivet.

For at teste hans teori, hans hold har været på jagt efter spor fra de første monsuner, i et projekt kaldet MAGIC.

Men at lede efter beviser for årlige vejrbegivenheder, der skete for titusinder af år siden, er en vanskelig opgave.

Holdet undersøgte rock i tre områder - Myanmar, Tadsjikistan og det nordøstlige Tibet.

De fandt forstenede pollenkorn, hvorfra de bestemte de plantearter, der var der. De har sporet dem udvikle sig til at klare klimaændringerne og derefter forsvinde, når ørkenerne tog over. At kende de forhold, som forskellige arter trives under, de var i stand til at udlede luftfugtighed og temperatur i på hinanden følgende sæsoner.

Forskerne brugte også isotopanalyse af bladvoks - et sejt stof, der overlever millioner af år efter, at de planter, der udskilte dem, er nedbrudt. I naturen, nogle grundstoffer forekommer i flere former, der kun adskiller sig i masse - for eksempel er der to almindelige isotoper af oxygen - oxygen 16 og oxygen 18 - og brint. Hvor meget af hver isotop, der er bevaret i fossilet, afhænger af den temperatur og luftfugtighed, som den trivedes ved. Det betyder at, når planter absorberer vand, det efterlader et fingeraftryk i deres væv, der antyder klimaforholdene.

"Dette er svære spørgsmål, når man ser 40 millioner år tilbage i fortiden, men når vi kombinerer disse proxyer, er vi i stand til at … fortælle, hvordan temperatur og nedbør ændrede sig med årstiderne, " sagde prof. Dupont-Nivet.

I Myanmar, vejret varierede sæsonmæssigt på den typiske måde med monsuner, selvom prof. Dupont-Nivet siger, at andre forklaringer også passer til dataene.

Men støvet i Tibet er en stor opdagelse, " han siger.

"Det, der er meget spændende, er, at vi registrerer begyndelsen ... Der er intet støv i titusinder af år og derefter begyndelsen af ​​det, og så er der støv indtil i dag."

Holdet indså, at ankomsten af ​​støvet faldt præcist sammen med forsvinden af ​​et enormt hav, der plejede at dække Eurasien fra Kina til Europa. Da Indien kolliderede med Asien, blev dette vand afskåret fra havet og gradvist fordampet, efterlader ørkener og det isolerede Aral, Det Kaspiske Hav og Sortehavet. Analyse af støvet afslørede, at det var kommet fra dette område, hvilket viser, at disse begivenheder ændrede den måde, luften cirkulerede på, at drive det første støv fra disse ørkener mod regioner som Tibet, han siger.

Det, der begyndte for 40 millioner år siden, var en svagere proto-monsun af, hvad vi har i dag, ifølge prof. Dupont-Nivet.

"Det er meget tæt på (på dagens monsun), fordi vi får stærke vinde, der bærer dette støv, og støvet har stor indflydelse på klimaet, " sagde han. "Det kunne være ansvarlig for noget af afkølingen."

Fremtid

Dataene vil hjælpe med at teste forudsigelserne klimamodeller giver for fremtidens monsuner, han siger.

Nutidens store klimamodeller kan ikke blive enige om, hvorvidt klimaændringerne vil få monsunerne til at styrke eller svækkes, eller om deres begyndelsestidspunkt vil ændre sig, siger Dr. Michael Byrne, klimaforsker ved universiteterne i Oxford og St. Andrews i Storbritannien.

Alle klimamodeller er enige om, at global opvarmning pakker mere vanddamp ind i luften, hvilket burde forårsage en vådere monsun. Nogle foreslår også, at i Sydasien, sort kulstof- og sulfatforurening har for nylig svækket den.

Men de er ikke enige om CO-påvirkningen ₂ på mere komplicerede faktorer, såsom skystørrelse, vindretning og den hastighed, hvormed fugtbelastet luft fra havet stiger.

"I løbet af det sidste årti eller deromkring er der blevet brugt meget tid og penge på at udvikle disse klimamodeller, så de kan simulere alle dele af verden i (stadig mere) højere opløsning … men usikkerheden i monsunforudsigelser er ikke faldet, " sagde Dr. Byrne.

Som resultat, det er ikke klart, om monsunerne vil begynde tidligere eller senere, end de gør i dag, for eksempel.

Han har derfor taget en radikal tilgang til sit projekt, MONSUN. I stedet for at tilføje mere kompleksitet, han gik tilbage til det grundlæggende, skildrer blot nogle få af de grundlæggende kræfter, der former monsuner.

Faktisk, han har helt undværet jord og har bygget en 'akvaplanet.' Uden jord for at komplicere sagerne, han kan fokusere på skyer, CO ₂ og vanddampkredsløb.

"Det overordnede resultat er, at skyer og vanddamp (ved at absorbere og reflektere energi udsendt af solen og jorden) har en meget stærk indflydelse på monsunen, " sagde han. Øget CO ₂ øger mængden af ​​vanddamp, som 'har tendens til at gøre monsunen stærkere og vådere'.

"Men det har nogle andre interessante effekter, som er mindre indlysende. Når du tænder for denne vanddampeffekt, har du en tendens til at forsinke monsunens begyndelse med omkring ti dage, hvilket ikke er kendt."

Disse simuleringer viser, at disse er vigtige monsunprocesser, som til dato næsten er blevet forsømt, han siger. "(Og de) har et stort potentiale til muligvis at forklare noget af den store usikkerhed, vi ser i de avancerede klimamodelfremskrivninger."