Coral fortæller sin egen historie om El Ninos fortid

Der er ikke længere behov for at gætte, hvordan havtemperaturerne var i det afsidesliggende tropiske Stillehav for hundreder af år siden. De gamle koraller, der boede der, ved alt.

Et studie i Videnskab ledet af Rice University og Georgia Tech forskere analyserer rekorden arkiveret af gamle tropiske stillehavskoraller i løbet af det sidste årtusinde. Den rekord kunne hjælpe forskere med at forfine deres modeller for, hvordan skiftende forhold i Stillehavet, især fra vulkanudbrud, påvirke forekomsten af ​​El Niño-begivenheder, som er de vigtigste drivkræfter bag det globale klima.

De fandt forholdet mellem iltisotoper sekvestreret i koraller, et nøjagtigt mål for historiske havtemperaturer, viser ingen sammenhæng mellem estimater af sulfatpartikler, der udstødes i atmosfæren af ​​tropiske vulkanudbrud og El Niño-begivenheder.

Dette resultat kunne være af særlig interesse for forskere, der foreslår, at såning af atmosfæren med solblokerende partikler kan hjælpe med at vende den globale opvarmning.

Ifølge Rice klimaforsker og primærforfatter Sylvia Dee, tidligere undersøgelser af klimamodeller forbinder ofte vulkanudbrud, som øger sulfataerosoler i atmosfæren, til øgede chancer for en El Niño-begivenhed. Men evnen til at analysere klimaforhold baseret på iltisotoper fanget i fossile koraller udvider den klimatologiske rekord i denne nøgleregion på tværs af mere end 20 gamle udbrud. Dee sagde, at dette giver mulighed for en mere streng test af forbindelsen.

"Mange klimamodelleringsstudier viser en dynamisk forbindelse, hvor vulkanudbrud kan initiere El Niño-begivenheder, " sagde Dee. "Vi kan køre klimamodeller mange århundreder ind i fortiden, simulering af vulkanudbrud i det sidste årtusinde.

"Men modellerne er netop det - modeller - og koralrekorden fanger virkeligheden."

Koraldata, som klimaforskeren fra Georgia Tech, Kim Cobb og hendes team, møjsommeligt indsamlede på ture til Stillehavet, viser ringe sammenhæng mellem kendte vulkaner og El Niño-begivenheder i den tid. Som træringe, disse palæoklimaarkiver rummer kemiske indikatorer, iltisotoperne, af oceaniske forhold på det tidspunkt, de blev dannet.

Koraldataene giver en hi-fi-rekord med en opløsning på mindre end en måned, sporing af El Niño-Southern Oscillation (ENSO) i hjertet af det centrale tropiske Stillehav.

De otte tidsoverlappende koraller, som Cobb og hendes kolleger for nylig undersøgte, havde en utvetydig rekord af forhold over 319 år, fra 1146-1465. Dette og data fra andre koraller strækker sig over mere end 500 år af det sidste årtusinde og, de skrev, "præsenterer et vindue til virkningerne af store vulkanudbrud på tropisk stillehavsklima."

Det tidsrum inkluderer udbruddet af Mt. Samalas i 1257, den største og mest svovlholdige i det sidste årtusinde.

Cobb sagde, at hendes laboratorium har udviklet teknikker og udvidet koralrekorden i årevis. "Min første ekspedition til øerne var i 1997, og det har været mit eneste fokus stort set siden da at udtrække de bedste optegnelser, vi kan fra disse regioner, " hun sagde, bemærker, at laboratoriet har udsendt mange papirer om emnet, herunder en banebrydende undersøgelse fra 2003 om ENSO i naturen.

Cobb sagde, at datering af de gamle koralprøver afhænger af præcis uran-thorium-datering, efterfulgt af tusindvis af massespektrometriske analyser af korallers iltisotoper fra pulvere boret hver 1 millimeter på tværs af korallens vækstakse. "Det taler til temperaturrekonstruktionen, " sagde hun. "Vi låner på 70 års arbejde med denne særlige kemi for at etablere en robust temperaturproxy i koraller."

Ilt-16 til oxygen-18 isotoper afsløret ved spektrometri viser temperaturen af ​​vandet på det tidspunkt, hvor korallen blev dannet, sagde Cobb. "Forholdet mellem disse to isotoper i karbonater er en funktion af temperaturen, " sagde hun. "Det er magien:Det er baseret på ren termodynamik."

"Denne smukke koralrekord er meget følsom over for El Niño og La Niña begivenheder baseret på dens placering, " tilføjede Dee. "Mine samarbejdspartnere arbejdede på at udvide denne koralrekord til at spænde over en periode, hvor vi ved, at der var en masse eksplosive vulkanudbrud, især i første halvdel af årtusindet.

"Forskere har rekonstrueret tidspunktet for disse vulkanudbrud ud fra iskerneregistreringer, " sagde hun. "Vi sammenlignede tidspunktet for de største udbrud med koralrekorden for at se, om vulkansk afkøling havde nogen indflydelse på det tropiske stillehavsklima."

Kun nogle vulkaner udsender partikler - især sulfatpartikler, fører til et fænomen kaldet sulfataerosol-tvingning - ind i stratosfæren, hvor partiklerne reflekterer indkommende sollys og afkøler planeten på kort sigt, sagde Dee. "Men den afkølings indvirkning på det tropiske Stillehav er usikker, og kan være regionalt heterogene, " hun sagde.

"Vores undersøgelse tyder på, at forbindelsen (mellem vulkaner og ENSO) ikke eksisterer eller, hvis det gør, det er sløret af den store naturlige variabilitet i klimasystemet, " sagde Dee. "Generelt, El Niño er en naturlig oscillator i klimasystemet. Det er et produkt af kaos, som en Slinky, der går frem og tilbage. Det er så stærkt, at systemet kan være immunt over for store klimaforstyrrelser som kortvarig vulkansk afkøling.

"I øvrigt, vores videnskabelige samfund bruger de samme klimamodeller, som vi evaluerede til at estimere klimaets reaktion på geoingeniør- og solstrålingsstyringsordninger, der anvender sulfataerosoler, " sagde Dee. Cobb og Dee karakteriserede undersøgelsen som en advarselshistorie for dem, der studerer geoteknik. "Der er ingen som helst tvivl om, at hvis vi injicerer stratosfæriske aerosoler, vi vil afkøle planeten, " sagde Cobb. "Det er blevet vist og modelleret. Det vi prøver at spørge er, hvad sker der ellers? Og hvor godt kan vi forudsige det? Vores arbejde motiverer virkelig yderligere undersøgelser for at uddybe det fulde omfang af klimapåvirkninger fra sulfataerosoler."