Применив новую методику впервые в регионе, ученые-геологи из Массачусетского университета в Амхерсте реконструировали самые длинные климатические данные с самым высоким разрешением для северо-востока Соединенных Штатов, которые раскрывают ранее неизвестные прошлые температурные циклы и расширяют запись на 900 лет в прошлое, намного дальше предыдущей ранней даты 1850 года.
Первый автор Дэниел Миллер вместе с Хелен Хабихт и Бенджамином Кейслингом провели это исследование в рамках своих докторских программ под руководством профессоров геолого-геофизических наук Рэймонда Брэдли и Ислы Кастаньеды. Как объясняет Миллер, они использовали относительно новый количественный метод, основанный на присутствии химических соединений, известных как разветвленные тетраэфиры глицерина и диалкилглицерина (разветвленные GDGT), обнаруженных в озерах, почвах, реках и торфяных болотах по всему миру. Соединения могут обеспечить независимый наземный палеотермометр, который точно оценивает изменчивость температуры в прошлом.
Миллер говорит: «Это первая попытка использовать эти соединения для восстановления температуры на северо-востоке, и первая попытка с таким разрешением». Он и его коллеги смогли собрать в общей сложности 136 образцов, охватывающих 900-летний промежуток времени, намного больше, чем можно было бы получить с помощью более традиционных методов и из других мест, которые обычно дают только один образец за 30-100 лет.
В своих результатах Миллер говорит: «Мы видим существенное похолодание на протяжении большей части летописи до 1900-х годов, что совпадает с другими палео-записями для Северной Америки. Мы видим средневековый теплый период в ранней части и малый лед Возраст в 1800-х годах.«Неожиданным наблюдением стали 10 температурных циклов продолжительностью от 50 до 60 лет, которых раньше не наблюдалось в записях с северо-востока США, - добавляет он, - новое и удивительное открытие. Мы пытаемся выяснить, чем это вызвано. Это может быть вызвано изменениями в Североатлантическом колебании или некоторыми другими атмосферными закономерностями. Мы еще вернемся к этому."
Он добавляет: «Мы очень взволнованы этим. Я думаю, это отличная история о том, как аспиранты, пришедшие с многообещающей идеей, при достаточной поддержке своих консультантов могут провести исследование с действительно ошеломляющие результаты». Подробности опубликованы в недавнем выпуске онлайн-журнала открытого доступа Европейского геофизического союза «Климат прошлого».
Авторы отмечают, что реконструкция палео-температуры необходима для того, чтобы отличить антропогенное изменение климата от естественной изменчивости, но исторические записи температуры недостаточно длинные, чтобы зафиксировать изменчивость до воздействия человека. Кроме того, использование обычных проб пыльцы и наземных отложений в качестве косвенных показателей климата может отражать смешанные параметры, а не температуру, такие как осадки, влажность, эвапотранспирация и изменения растительности.
Поэтому необходимы дополнительные количественные палео-температурные записи, чтобы точно оценить прошлую изменчивость температуры на северо-востоке США, отмечают исследователи. По словам Миллера, независимый наземный палеотермометр, основанный на измерении двух побочных продуктов процессов, происходящих в разветвленных GDGT в озерных отложениях, впервые был представлен два десятилетия назад исследователями в Нидерландах.
Он указывает, что исходные организмы для ветвей GDGT неизвестны, но считается, что они частично продуцируются ацидобактериями. «Это соединения, которые, вероятно, производятся различными сообществами водорослей и бактерий в мембране или коже», - отмечает он. «Как и у людей, кожа регулирует температуру тела организма, и эти соединения изменяются в зависимости от температуры. Поэтому, если они растут летом, они отражают это, и соединения отличаются от тех, которые были бы произведены зимой. получить температурные кривые. Мы обнаружили, что осенью происходит огромное цветение этих организмов. После смерти они оседают на дно озера. Мы думаем, что в основном мы фиксируем понижение температуры».
Для этой работы Миллер и его коллеги построили большие пластиковые ловушки для отложений и разместили их примерно в десяти футах ниже поверхности небольшого озера глубиной 106 футов в центре штата Мэн в мае 2014 года. Затем они нырнули, чтобы собрать по водосборной бутылке со дна каждой ловушки каждый месяц в июне, июле, августе и сентябре, а также в следующем мае 2015 года.
Миллер говорит: «Это озеро очень глубокое для своей небольшой площади, с очень крутыми берегами. Кажется, что поверхностные ветры не сильно перемешивают слои воды. Мы думаем, что это помогло сохранить придонную воду слой без кислорода круглый год, известный как аноксия, который помогает сохранить годовые слои в отложениях на дне озера. Озеро редко имеет такие тонкие тонкие линии, которые представляют годовое отложение, так что все вы нужно сделать, это считать строки, чтобы считать годы. Мы перепроверили наши результаты с помощью радиоуглеродного датирования и других методов, и оказалось, что реконструкция температурной записи таким образом удалась».
Миллер и его коллеги говорят, что этот проект получил заметную поддержку со стороны многих кругов, в том числе Ассоциации выпускников Университета Массачусетса в Амхерсте, поддерживающей работу студентов на местах и сбор данных в штате Мэн; геологический факультет Бейтс-колледжа; финансирование со стороны Геологической службы США; и в Массачусетском университете в Амхерсте, сложное лабораторное оборудование для биогеохимии и Мемориальная премия Джо Хартсхорна от отдела наук о Земле, а также другая помощь от Северо-восточного научного центра адаптации к климату.
Исследователи приходят к выводу, что эта первая палео-температурная реконструкция в сочетании с конкретными данными из Бассейнового пруда «информирует наше понимание климатической изменчивости на северо-востоке США после эпохи человеческого влияния» и «вносит свой вклад в наше понимание продукция и судьба брГДГЦ» в озерных системах.