在热带岛屿婆罗洲,一些世界上最壮观的洞穴也承载着一个持续的气候谜题。
姆鲁山的洞穴是一个旅游目的地和联合国教科文组织世界遗产,拥有大型开放的厅堂和令人惊叹的岩层。这些闪闪发光的石笋已经形成了数万年,它们为佐治亚理工学院博士生斯泰西·卡罗琳提供了一种方法,来研究该地区过去气候变化时降雨如何变化。
卡罗琳说:“石笋是非常有趣的替代指标,因为它们可以很好地测定年代,也可以高分辨率地进行测量,以提供我们可以与降雨相关的氧气测量值。”
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她分析了从地层中脱落的样本,以了解被称为末次冰期期间的哪些时段降雨量高,哪些时段降雨量低。末次冰期从11万年前到1万年前;在那段时间里,地球更加寒冷,冰川覆盖了更多的陆地。
她希望发现的是,西太平洋热带地区的降雨变化是否与科学家们知道的在此期间发生的一些重大气候变化同时发生。这项研究的结果昨天在《科学》杂志上在线发表。
气候科学家发现末次冰期很有趣,因为格陵兰岛的冰芯和海洋沉积物岩芯表明,在此期间全球气温发生了急剧变化。这些可以为我们当前世界变暖时可能发生的情况提供一个类比。
一面遥远的镜子?
卡罗琳希望将末次冰期发生的两组气候变化与婆罗洲的降水变化联系起来。
一组被称为海因里希事件,指的是大量冰山从冰川上断裂并漂流到北大西洋的时期。这些融化的冰山添加到海洋中的淡水可能改变了海洋环流和气候。
另一组是地球温度快速升高的一系列事件,被称为丹斯伽德-厄施格事件。
该论文的第二作者金·科布说,在格陵兰岛的冰芯中发现了这些快速变暖事件的证据,其幅度约为 30 年左右内升高 10 摄氏度。科布是佐治亚理工学院的气候科学家,也是卡罗琳的博士导师,石笋样本是在她的实验室中分析的。
正如科布所解释的那样,热带太平洋通过厄尔尼诺等现象,在当今的降水和全球天气模式(如季风)中发挥着非常重要的作用。因此,科学家认为,重要的是要了解在地球的某一部分(如北大西洋)记录的历史气候变化是如何在该地区发生的。
她说:“我们试图了解它们在深热带太平洋地区产生了什么影响。”
正如科布解释的那样,气候科学家仍然不十分了解气候变化将如何改变降水模式。“这关系到粮食生产、资源管理——我们社会和基础设施建设的核心生存方面,”她说。
在中国对石笋的其他研究表明,东亚季风与海因里希和丹斯伽德-厄施格气候变化同时发生。认为这也会发生在更靠近赤道的地区,并非异想天开。
但令她惊讶的是,卡罗琳发现,婆罗洲石笋记录的降水变化与丹斯伽德-厄施格事件这一组气候变化的对应关系并不那么好。
将模型与石笋匹配
卡罗琳说,该地区的降雨量减少与海因里希事件之间的相关性更为明显。
科布补充说:“我们看到的情况非常不同。它不仅仅是中国石笋的缓和版本。”
美国国家航空航天局戈达德空间研究所的气候科学家和建模师加文·施密特说,这种研究对建模师很有用,他们可以利用这些结果来查看当他们运行模型时是否会出现这些结果。
如果出现,研究人员就知道这些模型正在准确地复制地球一个地区的气候变化如何影响全球其他地区。
他说:“他们发布的内容表明,好的,看,这些是你们测试模型的非常好的目标。”“像我这样的人看到这样的情况就会说,哦,我想知道如果我们(在模型中)这样做,我们会做得怎么样?”
事实证明,施密特已经完成了一半。2011年,他在《地球和行星科学快报》杂志上与人合著了一篇论文,在论文中他模拟了海因里希事件如何影响热带西太平洋地区的石笋形成。
在电话中,他将自己的结果与卡罗琳和科布在他们最近的论文中提出的结果进行了比较。
他看着自己的图表说:“现在,是见证真相的时刻。”
他看到的情景令人印象深刻。他说,卡罗琳论文的结果,来自真实石笋的真实数据,几乎“与模型在2011年预测的完全一致”。
施密特问道:“这有多棒?”
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