Исследовательская группа под руководством Института Лейбница по исследованию Балтийского моря в Варнемюнде (IOW) проанализировала 50 000 лет гидроклимата средних широт юго-восточной части Тихого океана с использованием специальных индикаторов, связанных с влажностью, в кернах морских отложений. Они обнаружили, что естественные изменения параметров орбиты Земли оказывают решающее влияние.
Понимание причин изменения влажности и осадков в прошлом Земли имеет решающее значение для более точной оценки будущих изменений гидроклимата планеты посредством улучшенного моделирования. Одной из областей, на которой сосредоточены исследователи климата во всем мире, является гидроклимат, т. е. совокупность всех долгосрочных погодных явлений в регионе, которые определяют количество осадков и влажность. В конце концов, Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) недвусмысленно заявляет: по мере прогрессирования изменения климата риск экстремальных гидроклиматических явлений — как засух, так и сильных ливней — увеличивается.
«Понимание гидроклимата региона или моделирование будущих сценариев — это совсем не тривиальная задача, которая сопряжена с большими неопределенностями, поскольку является результатом чрезвычайно сложного взаимодействия многих факторов», — говорит Жером Кайзер из IOW. «Анализ изменений климата Земли в далеком прошлом может помочь распознать закономерности и, таким образом, определить важные факторы влияния».
Эксперт в области палеоокеанографии и палеоклимата является ведущим автором исследования в журнале Nature Communications , которое теперь публикуется совместно с исследователями из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца, MARUM — Центра наук об окружающей среде моря при Бременском университете и двух чилийских университетов: Университета Магеллана в Пунта-Аренасе и Чилийского университета в Сантьяго.
Исследование дает возможность заглянуть в палеоклиматическое прошлое посредством анализа нескольких кернов осадочных пород из юго-восточной части Тихого океана, которые были извлечены из глубины от 850 до 3300 метров на континентальном склоне у северного и южного побережья Чили.
«Морские отложения, которые накапливались на протяжении тысяч лет слоями, которые можно довольно точно датировать, являются прекрасными архивами, с помощью которых мы можем реконструировать прошлые условия окружающей среды на Земле, используя определенные индикаторы — так называемые экологические прокси», — объясняет Кайзер.
Керны, использованные в настоящем исследовании, отражают период около 50 000 лет. Исследовательская группа в первую очередь сосредоточилась на содержании дейтерия, естественного изотопа водорода, в восках листьев наземных растений, которые откладываются в морских отложениях.
«Мы знаем, что различные уровни дейтерия многое говорят об условиях выпадения осадков в регионе — о количестве и интенсивности осадков и даже о происхождении влажности, из которой образовались осадки», — объясняет подход Кайзер.
Результаты показывают четкие закономерности для источников влажности и количества осадков в гидроклимате средних широт юго-восточной части Тихого океана: в то время как на юге Чили дожди в основном приносились субантарктическими западными ветрами, осадки в средних широтах Чили также приходили из субтропиков. Однако количество и происхождение осадков из этих источников в двух регионах подвержены значительным колебаниям на протяжении тысячелетий.
«Для нас было особенно интересно то, что колебания количества и интенсивности осадков следуют определенным временным циклам, которые стали заметны только благодаря длительному периоду, представленному кернами осадочных пород: в центральном Чили продолжительность цикла составляет 23 000 лет, тогда как в южном Чили — 41 000 лет», — отмечает Кайзер.
Эти временные закономерности очень хорошо коррелируют с временными циклами естественных изменений орбиты Земли вокруг Солнца: во время явления, известного как «прецессия», которое коррелирует с более коротким циклом осадков в центральной части Чили, ось Земли претерпевает конусообразное вращение и, таким образом, изменяет ориентацию планеты по отношению к Солнцу.
Кроме того, ось Земли также меняет свой наклон внутри планеты, что известно как «феномен наклона оси Земли» и также влияет на положение планеты по отношению к солнцу. Это коррелирует с более длительным временным циклом осадков на юге Чили.
«Оба орбитальных явления влияют на интенсивность солнечного излучения в разных регионах, изменяя наклон планеты. А это, в свою очередь, имеет последствия для ветров, которые переносят влагу и дождь», — говорит Кайзер. То, что изменчивость орбиты Земли имеет климатические последствия, давно предполагалось и учитывалось в региональных климатических моделях, продолжает эксперт по палеоклимату.
«Однако, основываясь на результатах измерений дейтерия, наше исследование предоставляет конкретные доказательства того, что гидроклимат средних широт Чили в значительной степени контролируется орбитальными параметрами. И гидроклиматические экстремальные явления в юго-центральной части Чили, такие как очень высокий уровень осадков во время последнего ледникового периода и выраженная засуха раннего голоцена, также могут быть правдоподобно объяснены орбитальными изменениями», — говорит Кайзер.
Исследователь из Варнемюнде идет в своих выводах еще дальше.
«Нельзя полностью возлагать вину за экстремальные гидроклиматические явления на естественные изменения наклона земной оси. Но чтобы правильно распознать сигнал антропогенного воздействия изменения климата, нам необходимо лучше понимать колебания, которые подвержены естественным воздействиям, а также учитывать, что естественные и антропогенные колебания могут суммироваться с точки зрения воздействия», - подчеркнул он. «Естественно, это касается и Северной и Центральной Европы, где изменчивая орбита Земли также оказывает влияние на климат».
