Naturarkiv afslører atlantiske storme gennem tiden

Atlanterhavsorkaner kommer og går ikke bare. De efterlader spor til deres passage gennem landskabet, der varer århundreder eller mere. Rice University-forskere bruger disse naturlige arkiver til at finde tegn på storme hundreder af år før satellitter tillod os at se dem i realtid.

Postdoktor Elizabeth Wallace, en palæotempestolog, der sluttede sig til laboratoriet af Rice klimaforsker Sylvia Dee i år, bygger på teknikker, der afslører hyppigheden af ​​orkaner i Atlanterhavsbassinet gennem årtusinder.

Paleoklima-orkandata (eller "proxy"-data) findes i arkiver som træringe, der bevarer tegn på kortvarige oversvømmelser, sedimenter i blå huller (marine huler) og kystnære damme, der bevarer beviser for sand, der er skyllet inde i landet ved stormfloder. Disse naturlige arkiver giver forskerne en nogenlunde idé om, hvornår og hvor orkaner er kommet i land.

I et nyt blad i Geofysiske forskningsbreve , Wallace, Dee og medforfatter Kerry Emanuel, en klimaforsker ved Massachusetts Institute of Technology, tage hundredtusinder af "syntetiske" storme opspundet fra globale klimamodelsimuleringer af de sidste 1, 000 år og undersøg, om de er fanget af det enorme netværk af atlantiske paleohurricane proxies.

At rekonstruere fortiden vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå ebbe og flod af atlantiske orkaner over tid. Tidligere undersøgelser af Wallace og andre har vist, at et enkelt sted, der fanger tidligere storme, ikke kan bruges til at rekonstruere orkanens klimaændringer; imidlertid, et netværk af proxyer kan hjælpe med at forfine modeller for, hvordan disse storme sandsynligvis vil blive påvirket af klimaændringer fremover.

"Disse paleo-orkanproxyer giver os mulighed for at rekonstruere storme ind i fortiden, og vi bruger dem til at finde ud af, hvordan stormaktiviteten i hele bassinet har ændret sig, sagde Wallace, en indfødt Virginia, som fik sin doktorgrad ved MIT og Woods Hole Oceanographic Institution sidste år og havde forbindelse til Dee, da professoren talte der i 2017.

"Hvis jeg har en sedimentkerne fra Florida, det er kun at fange storme, der rammer Florida, " sagde hun. "Jeg ville se, om vi kan bruge hele samlingen af ​​optegnelser indsamlet fra Bahamas, østkysten og den Mexicanske Golf i løbet af de sidste par årtier for nøjagtigt at rekonstruere stormaktivitet i hele bassinet gennem de sidste par århundreder."

De syntetiske storme, de byggede, hjalp med at illustrere, hvad Wallace allerede vidste:Der er en skævhed mod Caribien og den Mexicanske Golf, og et behov for flere fuldmagter langs østkysterne i Nord- og Mellemamerika. Rice-teamets søgen fremadrettet vil være at forfine deres klimasimuleringer og tilføje flere steder til netværkene for bedre at rekonstruere tidligere orkanaktivitet.

"I særdeleshed, der er ikke rigtig nogen steder fra det sydøstlige USA, steder som Carolinas, " sagde hun. "Et af målene med dette arbejde er at fremhæve, hvor forskerne skal gå til kerne næste gang."

Wallace har førstehåndserfaring med at bore kerner. "Under en stormbegivenhed, du får høj vind og bølger, der tager sandet fra stranden og i det væsentlige bare kaster det tilbage i en kystdam, "sagde hun." Kun under stormhændelser aflejres disse sandlag i dammen, og i sedimentkernerne kan man se dem blandet med det fine mudder, der typisk er der. Vi kan datere disse sandlag og vide, hvornår en orkan ramte stedet."

Hun bemærkede, at der endnu ikke har været en "intensiv" indsats for at sammenligne sediment- og træringe. "Træposten er stadig en usikker proxy, " sagde Wallace. "Vi leder efter træringeregistreringer med nedbørssignaturer, der svarer til storme, der er gået over de sidste 200 eller 300 år, og som matcher sedimentregistreringerne for det samme interval."

Dee sagde, at arbejdet er fundamentalt forskelligt fra de paleoklimatiske modeller, hun oftest studerer. "Her tager vi klimamodeller og genererer hundredvis af pseudotropiske storme, "sagde hun." Vi 'spiller Gaia' ved at lave en plausibel version af virkeligheden og kombinere den med vores viden om tilgængelige proxy -websteder.

"Dette fortæller os, hvor mange registreringer fra hvor mange steder vi realistisk har brug for at fange et klimasignal, " sagde Dee. "Det er virkelig dyrt at gå ud og bore kerner, og dette er med til at give os en måde at prioritere, hvor vi skal bore.

"Denne forskning er afgørende, når vi accelererer ind i en klimamæssig middeltilstand med stadig varmere Atlanterhavstemperaturer, " sagde hun. "Forståelse af, hvordan disse storme har udviklet sig over tid, giver en baseline, som man kan evaluere tropiske cykloner med og uden menneskelig påvirkning af klimasystemet i forhold til."

Et Pan Postdoctoral Research Fellowship og Rice Academy Fellowship til Wallace og et Gulf Research Program-stipendium til Dee støttede undersøgelsen. Dee er assisterende professor i Jorden, miljø- og planetvidenskab. Emanuel er Cecil &Ida Green Professor i Atmosfærisk Videnskab og meddirektør for Lorenz Center ved MIT.