Fem millioner års klimaforandringer bevaret ét sted

Et internationalt forskerteam, ledet af Max Planck Institute for Chemistry i Mainz, Tyskland, er det nu lykkedes at rekonstruere ændringer i nedbør i Centralasien i løbet af de sidste fem millioner år. De oplysninger, der er bevaret i sedimentær succession, giver det manglende led til forståelse af land-vand-tilbagemeldinger til det globale klima.

Paleo -forsker Charlotte Prud'homme, der indtil for nylig arbejdede på Max Planck Institute for Chemistry og nu er forsker ved Université Lausanne, forklarer:"Den 80 meter tykke sedimentære sekvens, vi fandt ved Charyn Canyon i det sydøstlige Kasakhstan, giver os en praktisk talt kontinuerlig registrering af fem millioner års klimaforandringer. Dette er en meget sjælden forekomst på land!" De vekslende støv- og jordlag giver det første pålidelige bevis, ét sted, af langsigtede interaktioner mellem store klimasystemer på det eurasiske kontinent.

"I løbet af de sidste fem millioner år har Eurasiens landoverflader ser ud til at have bidraget mere aktivt til land-atmosfære-havets vandcyklus end tidligere anerkendt. De sedimenter, der er bevaret ved Charyn Canyon, fungerede som en lakmustest for tilstrømningen af ​​ferskvand til Det Arktiske Ocean, stimulere transporten af ​​fugtige luftmasser fra Nordatlanten tilbage til land via vestlige luftstrømme, "siger den tilsvarende forfatter Prud'homme. Resultaterne af forskningen er nu blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Kommunikation Jord og miljø .

Forskerne fokuserede deres undersøgelse på Pliocene og Pleistocene perioderne. Pliocen, fem til 2,6 millioner år siden, repræsenterer den bedste analog for de klimatiske forhold i Anthropocene:denne geologiske tidsperiode var sidste gang koncentrationen af ​​kuldioxid i atmosfæren var sammenlignelig med i dag, omkring 400 dele pr. million (ppm). "Derfor er vores indsigt fra Charyn Canyon -sedimenterne så afgørende for at forstå fremtidens klima, "Siger Prud'homme.

Indtil nu, lidt har været kendt om den rolle, Centralasien spiller i den globale klimaudvikling fortid og nutid. Jordens klimaudvikling i løbet af de sidste fem millioner år er hovedsageligt blevet forstået ud fra marine mekanismer. I modsætning, betydningen af ​​klimatilbagemeldinger, der stammer fra land - snarere end i havene, søer eller iskerner - er stort set uudforsket. Det internationale forskerhold har udfyldt dette hul med deres feltforskning i Charyn Canyon.

Interaktioner mellem klimatiske systemer på mellem- og høj breddegrad

Den geografiske placering af undersøgelsesstedet i midten af ​​Centralasien var af afgørende betydning for teamet:"Vi havde brug for at finde et sted, der var inde i landet og så langt væk fra havet som muligt, "Kathryn Fitzsimmons, Gruppeleder for forskningsgruppen Terrestrial Paleoclimate Reconstruction Research ved Max Planck Institute for Chemistry, forklarer. "Vi kunne næsten ikke finde en mere kontinentalsituation end ved Charyn Canyon i det sydøstlige Kasakhstan." Canyonens halvtørre klima, og dets landskab, blev formet af samspillet mellem vestlige mellembreddegrader og polarfronterne på høj breddegrad, og med sediment transporteret fra de nærliggende Tien Shan -bjerge. Charyn Canyon er ideel, ifølge Fitzsimmons, til at studere langsigtede feedback-mekanismer til jordklima.

Forskerne undersøgte den 80 meter tykke sedimentære rækkefølge og udtaget af abseil for at sikre kontinuerlig dækning af rekorden. Ved at måle de relative koncentrationer af isotoper i jordcarbonater, de rekonstruerede den skiftende tilgængelighed af fugt i jorden gennem tiden. En kombination af paleomagnetiske analyser og absolut uran-bly-datering af jordcarbonater fastslog alder og akkumuleringshastigheder for sedimentrekorden. Jordprøverne afslørede en region præget af stadigt stigende tørhed i løbet af de sidste fem millioner år. I den tidlige Pliocene, jorden var betydeligt vådere end i efterfølgende epoker eller end dagens klima. Denne aridifikationsproces var ikke lineær, imidlertid; det blev afbrudt af kortsigtede klimasvingninger, som giver indsigt i samspillet mellem vestlig vind på midten af ​​breddegraden og det sibiriske højtrykssystem.

Interaktion mellem den sibiriske høj og regnbringende vestlige

Forskningen ved Charyn Canyon gjorde det muligt for forskerne at undersøge den langsigtede interaktion mellem den sibiriske høj og de regnbringende vestlige vester. Fitzsimmons siger:"Vi er overbeviste om, at de ændringer i jordfugtighed, vi fandt på vores sted, også kan bruges som en proxy for sibirisk flodaktivitet længere mod nord." Hydroklimaet ved Charyn Canyon afspejler steppens mod nord, hvorfra en række store sibiriske floder, såsom Irtysh og Ob, flyde, hun siger. Disse påvirkes på samme måde af dynamikken i de sibiriske høje og vestlige luftmasser. En særlig fase, hvor dette link er vigtigt, skiller sig ud:en vedvarende periode med våde forhold ved Charyn Canyon lige før den første store globale glaciering for omkring 3,3 millioner år siden. Det er sandsynligt, at disse våde forhold strakte sig til de sibiriske floder mod nord, hvis udstrømning af ferskvand til det arktiske hav kan have brudt et vendepunkt for udbredt øget havisdannelse.

Oplysningerne fra dette mest komplette terrestriske klimaarkiv for de sidste fem millioner år giver et meget værdifuldt grundlag for fremtidige klimamodeller. "Vi har åbnet en dør, "Slutter Prud'homme.