Geokemiske analyser fra sidste istid kan indeholde spor for fremtidige klimaændringer og beredskabsstrategier

Stalagmitter fra Lake Shasta Caverns (LSC) - beliggende i det nordlige Californien i en vigtig overgangsklimazone mellem det nordvestlige Stillehav og det sydvestlige USA - har geokemiske spor for at hjælpe forskere med at forstå, hvordan klimaet ændrede sig i slutningen af ​​den sidste istid (14, 000-37, 000 år siden) og forudsige, hvad der kan ske midt i klimaændringer i moderne tid.

En slags speleothem, stalagmitter er imponerende klippeformationer lavet af calciumcarbonat, der vokser opad fra hulegulve. De kan tage tusinder af år at vokse; fra vanddråber, der laver den langsomme tur fra regnvand gennem jorden og til sidst drypper gennem brud på hulernes lofter til gulvet. Jessica Øster, lektor i jord- og miljøvidenskab og palæoklimatolog, målte de geokemiske egenskaber i stalagmitterne, herunder de stabile isotoper af ilt og kulstof ved LSC for at forstå, hvordan klimatiske og miljømæssige faktorer i regionen ændrede sig under og efter den sidste istid.

Artiklen, "Multi-proxy stalagmitoptegnelser fra det nordlige Californien afslører dynamiske mønstre af regionalt hydroklima i løbet af den sidste istidscyklus, " blev offentliggjort online i tidsskriftet Kvartærvidenskabelige anmeldelser den 24. juni. Den er tilgængelig til gratis download indtil den 13. august.

Mens videnskabsmænd har arbejdet i mere end et århundrede på at rekonstruere klimahistorien i det vestlige USA, de mange bjergkæder og mikroklimaer, der spænder over regionen, bidrager til store variationer i tidligere klimaændringer i dette område. Det er bemærkelsesværdigt at have en rekord fra LSC i det nordlige Californien på grund af dens placering ved grænsen mellem det sydvestlige USA og Pacific Northwest, to dele af det vestlige USA, der oplever forskellige klimaer i dag og har reageret forskelligt på klimaændringer i fortiden.

En fordel ved speleothems som optegnere af klimaændringer er, at de kan dateres nøjagtigt og præcist ved at måle isotoper af uran og thorium fanget i stalagmitten, mens den vokser. Dette meget kraftfulde datingværktøj virker op til 500, 000 år før nutid, meget længere ind i fortiden end radiocarbondatering, som maksimalt er 50, 000 år. Oster og hendes samarbejdspartnere daterede to stalagmitter og analyserede deres geokemi. De fandt ud af, at mængden af ​​nedbør ved LSC varierede hurtigt i fortiden, samtidig med kendte klimaændringer under og efter den sidste istid, som er blevet noteret i andre palæoklimaregistre over hele den nordlige halvkugle. De fandt også ud af, at der var perioder, hvor klimaet nær LSC var mere lig klimaet i det nordvestlige Stillehav, og andre perioder, hvor det lignede mere sydvest, hvilket indikerer, at placeringen af ​​grænsen mellem disse zoner måske ikke altid har været placeret, hvor vi forstår, at den er i dag.

De store og hurtige variationer i nedbør registreret i LSC-stalagmitterne viser, at klimaet i det nordlige Californien er følsomt over for ændringer, der sker andre steder i verden, og at nedbøren i dette område kan være i stand til at stige eller falde som reaktion på relativt små ændringer i det globale klima. I særdeleshed, Oster var i stand til at forbinde klimaændringerne identificeret ved LSC, et nationalt naturligt vartegn beliggende to en halv time nord for Sacramento, med dem fra benchmark-klimarekorden for den nordlige halvkugle, de grønlandske iskernerekorder. Det er sandsynligt, at hvis klimaændringerne i Grønland og det nordlige Californien var relateret dengang, de kan være beslægtede nu (i øjeblikket smelter Grønlands Indlandsis hurtigt).

"Vores resultater giver os fingerpeg om opførselen af ​​regionens klimasystem, og hvad nedbør i Californien gør som reaktion på klimaændringer, som måske allerede er i gang rundt om i verden, " sagde Oster. "Vi kan bruge denne forskning, der ser tilbage til at se fremad. Dette er enormt vigtigt, fordi det semi-tørre miljø omkring Lake Shasta Caverns er følsomt over for ændringer i nedbør, og den nærliggende Shasta Lake er statens største vandreservoir. Enhver ændring i nedbør omkring Shasta-søen har potentiale til at påvirke vandressourcerne for hele staten Californien."

Da vi går ind i et ukendt klimaterritorium, storskalamodeller, der hjælper med at orientere det globale samfund, giver ikke ofte nok information på regionalt plan om, hvad lokalsamfundene skal være forberedte på. At have en stærk palæoklima-rekord giver en værdifuld ramme for at forstå, hvordan et regionalt klima ændrede sig i fortiden, og hvad der kan komme i fremtiden.

Projektet, som begyndte som studerende Izzy Weismans kandidatafhandling og nød godt af bidragene fra flere af Osters bachelorstuderende, har åbnet dørene til fremtidig forskning, herunder udvikling af kvantitative rekonstruktioner af, hvordan nedbøren ændrede sig i fortiden, som vil være til stor nytte for lokale by- og ressourceplanlæggere. Dette arbejde er også af interesse for miljøforskere, der undersøger reaktioner på klimaændringer i regioner med lignende geologiske karakteristika rundt om i verden.