Исследование, опубликованное в Science Advances, показало, что периодические изменения интенсивности муссонных дождей за последние 900000 лет были связаны с колебаниями в атмосферном углекислом газе (CO2), объеме континентального льда и импорте влаги из южного полушария Индийского океана. Полученные данные подтверждают прогнозы климатической модели о том, что рост CO2 и более высокие глобальные температуры приведут к более сильным сезонам дождей.
«Мы показываем, что за последние 900 000 лет более высокие уровни CO2 вместе с соответствующими изменениями в объеме льда и переносе влаги были связаны с более интенсивными муссонными дождями», – сказал Стивен Клеменс, профессор геологических наук (исследования) в Университете Брауна и ведущий автор. исследования. «Это говорит нам о том, что уровни CO2 и связанное с ним потепление были основными факторами интенсивности муссонов в прошлом, что подтверждает то, что модели предсказывают относительно будущих муссонов – что количество осадков будет усиливаться с ростом CO2 и потеплением глобальной температуры."
По словам Клеменса, южноазиатский муссон, возможно, является самым сильным выражением гидроклимата Земли, причем в некоторых местах каждое лето выпадает несколько метров дождя.
Дожди жизненно важны для сельского хозяйства и экономики региона, но также могут вызвать наводнения и нарушение урожая в те годы, когда они особенно сильны. Поскольку муссоны играют такую большую роль в жизни почти одного человека.4 миллиарда человек, понимание того, как изменение климата может повлиять на них, имеет решающее значение.
В течение нескольких лет Клеменс работал с международной командой исследователей, чтобы лучше понять основные движущие силы муссонной активности.
В ноябре 2014 года исследовательская группа отправилась на борту исследовательского судна JOIDES Resolution в Бенгальский залив у побережья Индии, чтобы извлечь образцы донных отложений из-под морского дна. Эти образцы керна хранят записи о муссонной активности за миллионы лет.
Дождевая вода, производимая муссонами каждое лето, в конечном итоге стекает с Индийского субконтинента в Бенгальский залив. Сток создает слой разбавленной морской воды в заливе, который движется поверх более плотной и соленой воды внизу.
Поверхностные воды являются средой обитания для микроорганизмов, называемых планктонными фораминиферами, которые используют питательные вещества из воды для создания своих раковин, состоящих из карбоната кальция (CaCO3). Когда существа умирают, раковины опускаются на дно и застревают в осадке.
Взяв образцы донных отложений и проанализировав изотопы кислорода в этих окаменелостях, ученые могут определить соленость воды, в которой жили эти существа. Этот сигнал солености можно использовать как индикатор изменения количества осадков с течением времени.
Остальные данные образцов дополняют данные по фораминиферам. Речной сток в залив приносит с собой осадки с континента, что является еще одним показателем интенсивности дождя.
Изотопный состав углерода растительного вещества, вымытого в океан и погребенного в отложениях, предлагает еще один сигнал, связанный с дождями, который отражает изменения в типе растительности. Изотопный состав водорода восков на листьях растений варьируется в зависимости от условий выпадения осадков, и эту сигнатуру также можно восстановить по кернам отложений.
«Идея состоит в том, что мы можем реконструировать количество осадков с течением времени, используя эти прокси, а затем посмотреть на другие данные палеоклимата, чтобы увидеть, что может быть важным движущим фактором муссонной активности», – сказал Клеменс. "Это помогает нам ответить на важные вопросы о факторах, влияющих на сезон дождей.
Являются ли они главным образом вызванными внешними факторами, такими как изменения на орбите Земли, которые изменяют количество солнечной радиации от Солнца, или являются внутренними факторами климатической системы, такими как CO2, объем льда и ветры, переносящие влагу, более важны?"
Исследователи обнаружили, что периоды более интенсивных муссонных ветров и осадков, как правило, следовали за пиками атмосферного CO2 и нижними точками глобального объема льда. Циклические изменения на орбите Земли, которые изменяют количество солнечного света, получаемого каждым полушарием, также играли роль в интенсивности муссонов, но сами по себе не могли объяснить изменчивость муссонов. Взятые вместе, результаты показывают, что муссоны действительно чувствительны к потеплению, связанному с CO2, что подтверждает прогнозы климатической модели об усилении муссонов по отношению к более высокому уровню CO2.
«Модели говорят нам, что в условиях потепления в атмосфере будет больше водяного пара», – сказал Клеменс. "В целом, в регионах, где сейчас много дождя, в будущем будет больше дождей. Что касается муссонов в Южной Азии, это полностью соответствует тому, что мы видим в этом исследовании."
Исследование поддержано U.S.
Национальный научный фонд (OCE1634774), Японское общество содействия науке (JPMXS05R2900001 и 19H05595), Японское агентство морских наук и технологий Земли, Совет по исследованиям окружающей среды Соединенного Королевства (NERC; NE / L002493 / 1), Фонд геологической службы США и Инициативы по технологиям и исследованиям (Попечительский совет Аризоны).