В соавторстве с Кристофером Мопином, Кортни Шумахером и Бренданом Рорком, всеми учеными из Колледжа наук о Земле Техасского университета A&M, а также другими исследователями, результаты были недавно опубликованы в журнале Nature Geoscience.
В ходе исследования исследователи проанализировали изотопы кислорода из сталактитов возрастом 30 000-50 000 лет из пещер Техаса, чтобы понять тенденции прошлых гроз и их продолжительность, используя калибровку на основе радара для изотопов осадков в регионе. Они обнаружили, что когда штормовые режимы меняются от слабо организованных к сильно организованным в тысячелетних временных масштабах, они совпадают с хорошо известными глобальными резкими изменениями климата во время последнего ледникового периода, который произошел примерно между 120000 и 11500 лет назад.
Благодаря современному синоптическому анализу исследователи узнали, что грозы на Южных Великих равнинах сильно связаны с изменениями в ветре и влажности, происходящими в гораздо большем масштабе. Понимание этих изменений и различных корреляций не только поможет восстановить прошлые явления гроз, но также поможет предсказать будущие модели грозовых явлений на средних широтах.
«Прокси-записи доступны на Южных Великих равнинах в пещерах», – сказал Мопен. "На Южных Великих равнинах и в южном Техасе, вероятно, есть тысячи пещер.
Почему в этих областях не проводилось больше исследований? Пещерные отложения так многообещающи как прокси."
Шумахер сказал, что ученые понимают современные закономерности выпадения осадков и что сильные штормы могут истощать изотопы.
«Однако мы не знаем, что произойдет в будущем, и эта работа поможет предсказать тенденции штормов в будущем», – сказала она. «Если мы сможем запустить климатическую модель для прошлого, которая согласуется с записями пещер, и запустить ту же модель в дальнейшем, мы сможем больше доверять ее результатам, если она соответствует записям пещер, а не если они этого не сделают».
Из двух моделей, если одна действительно соответствует изотопам пещеры, то вы можете доверять ей в понимании распределения штормов в будущем."
Пещеры хранят малоизвестные климатические рекорды
Мопен, палеоклиматолог, описал ограничения, которые существуют при фиксации истинного распределения погодных явлений во времени.
«Есть действительно важные вопросы о том, что происходило в прошлом в отношении больших погодных явлений, которые мы переживаем через мезомасштабные конвективные системы (большие штормы) по сравнению с немезомасштабными (более мелкие штормы) вещами», – сказал Мопин. «Мы получаем так много осадков из-за действительно сильных штормов, и модельные сетки не могут уловить большие погодные явления, потому что сами сетки такие большие.
Палеоклиматология помогает в организации прошлых событий, чтобы создать косвенную запись того, как они реагируют на средние климатические условия."
Маупен сотрудничал с Национальным Тайваньским университетом, чтобы провести датирование урана и тория, и обнаружил, что сталактиты и сталагмиты на самом деле были родом из ледникового периода.
Междисциплинарное сотрудничество
Опыт Шумахера был необходим, чтобы установить связь с различными дождями, которые происходили с течением времени. У нее был опыт работы с радиолокационными данными и измерениями дождя в глобальном масштабе.
«Сильные штормы, которые охватывают сотни миль, обеспечивают около 50-80% дождя в Техасе», – сказал Шумахер. "В наши дни эти бури имеют разные изотопные сигнатуры."
По его словам, исследования Мопена отталкивают устаревшие принципы палеомира, потому что вы должны изучить, как штормы становятся сильнее и что на них влияет.
«Эти грозы настолько сильны, что даже если большая часть дождя выпадает в Оклахоме, дождь в Техасе по-прежнему будет нести изотопную сигнатуру этих огромных штормов», – заявил Мопин. "Вы снимаете отпечатки пальцев с этих систем, независимо от того, где они возникают, и они не должны быть локализованы в суперлокализации, чтобы их можно было распознать. Сильные штормы вызывают обеднение изотопных сигнатур. Невозможно объяснить изменчивость сталактитов только изменениями температуры."
Опыт исследования для студентов Эгги
Селия Лоррейн МакЧесни ’16 и Одри Хоуссон ’16 были двумя студентами-исследователями, участвовавшими в этой публикации, и оба многому научились благодаря полевой работе, сотрудничеству и высокоэффективному обучению.
«Образцы из пещер были использованы в качестве инструмента для высокоэффективного изучения палеоклимата Техаса», – сказал Моупин. "Один из студентов приступил к микрообработке сталактитов.
Мне очень повезло иметь доступ к ресурсам Колледжа наук о Земле и работать с этими талантливыми студентами над новаторскими исследованиями."
МакЧесни сказала, что ее опыт работы над диссертацией в лаборатории был «бесценным», и исследования позволили ей путешествовать и выходить на поля.
«Будучи студентом-исследователем в Texas A&M, я был горд тем, что был частью одной из первых команд, которые коррелировали связи изменения климата и погоды в палеоклиматической записи», – сказал Хоуссон. "Весь этот опыт предоставил большую возможность познакомиться с академическим миром и придал мне больше уверенности как ученого. Сейчас, как геолог и инженер-строитель, я работаю над проектами тяжелой гражданской инфраструктуры, такими как туннели и плотины, связанные с водными ресурсами.
Мне нравится, как моя карьера связана с моими исследованиями в бакалавриате, где знание взаимосвязи между изменением климата и погодой помогает планировать использование водных ресурсов в будущем."
Финансирование этого исследования было частично предоставлено за счет гранта на высокоэффективное исследование для студентов бакалавриата Техасского университета A&M.