馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)的地球科學(xué)家首次在這一領(lǐng)域部署了一項新技術(shù)，重建了美國東北部最長、分辨率最高的氣候記錄，揭示了此前未被發(fā)現(xiàn)的過去溫度周期，并將該記錄延長了900年。在過去，遠遠超過了1850年的早期。
第一作者丹尼爾米勒與海倫哈比赫特和本杰明凱斯林一起進行了這項研究，作為他們博士項目的一部分，地理科學(xué)教授雷蒙德布拉德利和伊斯拉卡斯塔涅達。正如米勒解釋的那樣，他們使用了一種相對較新的定量方法，這種方法基于一種叫做支鏈甘油二烷基甘油四醚(branch GDGT)的化合物的存在，這種化合物在世界各地的湖泊、土壤、河流和泥炭沼澤中都有發(fā)現(xiàn)。這些化合物可以提供獨立的陸地古溫度計，可以準(zhǔn)確評估過去的溫度變化。
米勒說：“這是這些化合物第一次被用于重建中國東北地區(qū)的溫度，這也是第一次有這樣的決議。”他和他的同事在900年的時間跨度內(nèi)總共收集了136個樣本，遠遠超過使用更傳統(tǒng)的方法和其他通常每30到100年只生產(chǎn)一個樣本的地方。
在他們的結(jié)果中，米勒說，“我們看到它基本上冷卻到20世紀(jì)之前的大多數(shù)記錄，這與北美的其他古代記錄相匹配。我們看到了中世紀(jì)早期的溫暖時期和19世紀(jì)的小冰期?！彼a充說，意外的觀察表明，美國東北部的記錄中沒有10年、50年到60年的溫度周期?！斑@是一個新發(fā)現(xiàn)，令人驚訝。我們正試圖找出造成這種情況的原因。這可能是由于北大西洋濤動或大氣模式的其他變化。我們將進一步研究它。”
他補充說，“我們對此非常興奮。我覺得這是一個很好的故事，講的是提出有前途的想法的研究生，如果能得到咨詢師足夠的支持，如何進行真正令人大開眼界的研究。詳情見歐洲地球物理聯(lián)盟開放獲取在線期刊《過去的氣候》最新一期。
作者指出，古溫度的重建對于區(qū)分人為氣候變化和自然變率非常重要，但歷史溫度記錄不足以捕捉早期人類影響的變化。此外，使用傳統(tǒng)的花粉和陸地沉積物樣本作為氣候因子可以反映令人困惑的參數(shù)，而不是溫度，例如降水、濕度、蒸散和植被變化。
因此，研究人員指出，需要額外的定量古溫度記錄來準(zhǔn)確評估美國東北部過去的溫度變化。米勒說，一個獨立的古代陸地溫度計依賴于測量湖泊沉積物的一個分支GDGT中的兩種副產(chǎn)品。這種方法是荷蘭研究人員20年前首次引入的，提供了一種有前途的替代方法。
他指出，來源生物體并不知道GDGTs分支，但它們被認為部分是由嗜酸菌產(chǎn)生的。“這些化合物可能是由細胞膜或皮膚中不同的藻類和細菌群落產(chǎn)生的，”他指出?！熬拖袢祟愐粯?，皮膚可以調(diào)節(jié)體溫，而這些化合物會隨著溫度的變化而變化。所以如果它們在夏天生長，就會反映這種情況，這些化合物和冬天產(chǎn)生的化合物是不一樣的。我們記錄化合物，得到溫度曲線。我們發(fā)現(xiàn)這些生物在秋天似乎有很多生長。當(dāng)它們死去時，它們會沉入湖底。我們認為主要是我們檢測到的降溫。
在這項工作中，米勒和他的同事在2014年5月建造了大型塑料沉積物收集器，并將其部署在緬因州中部一個106英尺深的湖下約10英尺處。然后他們潛入水中收集一個集水瓶。在2015年6月、7月、8月、9月和5月的每個陷阱底部。
米勒說：“這個湖很小，而且很陡。地面風(fēng)中似乎沒有太多的水混合。我們認為這有助于保持底層水層多年不缺氧，這被稱為缺氧，并有助于保護湖底沉積物中的年層。很少有湖泊有如此精細的線條來代表年度沉積，所以你所要做的就是通過放射性碳測年等方法仔細統(tǒng)計我們的結(jié)果，結(jié)果表明用這種方法重建溫度記錄是成功的?！?
米勒和他的同事說，該項目得到了許多方面的大力支持，包括支持緬因州學(xué)生實地工作和數(shù)據(jù)收集的UMass Amherst校友會；貝茨學(xué)院地質(zhì)系；美國地質(zhì)調(diào)查局的資金；以及麻省大學(xué)阿默斯特分校的喬哈特肖恩紀(jì)念獎、先進生物地球化學(xué)實驗室設(shè)備和地球科學(xué)系，以及東北氣候適應(yīng)科學(xué)中心的其他援助。
研究人員得出結(jié)論，第一次古溫度重建結(jié)合了來自盆地和池塘的特定位置的知識，“讓我們了解了人類影響時代后美國東北部的氣候變化”，并“幫助我們了解了brGDGT在湖泊系統(tǒng)中的產(chǎn)生和命運”。
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