science >> Wetenschap >  >> Natuur

Jaarringrecords gebruiken om de klimaatgeschiedenis van de aarde te decoderen

Ed Cook en het Lamont-Doherty Earth Observatory Tree Ring Laboratory, waarvan hij in 1975 medeoprichter was. Credit:Rebecca Fowler

Ed Cook is een van de oprichters van het Lamont-Doherty Earth Observatory Tree-Ring Laboratory. Tijdens zijn 43 jaar bij Lamont, Cook heeft boomringen gebruikt om klimaatpatronen uit het verleden te ontcijferen en het begrip van droogte te vergroten – onderzoek dat hem bijna overal ter wereld heeft gebracht waar bomen zijn, van de Verenigde Staten en Canada tot een groot deel van Zuidoost-Azië, Australië, en Nieuw-Zeeland.

Een deel van Cooks werk is gewijd aan het ontwikkelen van "droogteatlassen" of uitgebreide, eeuwenlange verslagen van natte en droge perioden voor een bepaalde regio, afgeleid van de gegevens in boomringen. Hij en zijn collega's publiceerden de eerste van deze, de Noord-Amerikaanse Droogteatlas , in 2004, gevolgd door de Moesson Azië Droogteatlas , gepubliceerd in 2010, en de Oude Wereld Droogteatlas en Droogteatlas in Oost-Australië en Nieuw-Zeeland , beide gepubliceerd in 2015.

Cook ontving financiering van het Centre for Climate and Life om een ​​veel uitgebreidere droogte-atlas op het noordelijk halfrond te ontwikkelen, wat zal bijdragen aan wat we weten over de oorzaken van droogte, hoe het in het verleden mensen en het milieu beïnvloedde, en wat de gevolgen hiervan in de toekomst kunnen zijn.

V. Waar gaat uw onderzoek over?

A. In 1975, Gordon Jacoby en ik hebben met een subsidie ​​van de National Science Foundation het boomringlab in Lamont opgericht om werk te doen met boomringen om klimaat en klimaatverandering in het verleden te bestuderen. En dat is sindsdien de belangrijkste focus van dit laboratorium. We werken eraan om een ​​beter begrip te krijgen van hoe het klimaat nu verandert, en hoe dat zich verhoudt tot hoe het klimaat in het verleden is gevarieerd en veranderd.

De bomen waarmee we werken zijn vaak enkele honderden tot zelfs enkele duizenden jaren oud. Ze geven ons dus een heel goed beeld van het verleden om te vergelijken hoe het klimaat vandaag verandert in vergelijking met het verleden, en enkele belangrijke resultaten en doorbraken zijn hier in dit lab gebeurd.

Mijn specifieke onderzoeksfocus was het ontwikkelen van een beter begrip van hydroklimatische variabiliteit, of droogte, hoe het in het verleden varieerde, en wat boomringen ons kunnen vertellen over het verleden. Om dit werk te kunnen doen, Ik heb een serie droogteatlassen ontwikkeld. Bijvoorbeeld, de Noord-Amerikaanse Droogteatlas bestrijkt het hele Noord-Amerikaanse continent, van Alaska tot Midden-Amerika. Ik gebruikte het om perioden van afgelopen megadroogte in deze regio te identificeren, die in de middeleeuwen vaker voorkwamen, of ongeveer duizend jaar geleden.

Om redenen die we nog steeds niet helemaal begrijpen, deze megadroogtes worden voornamelijk gekenmerkt door een veel langere duur dan we ooit in de geschiedenis hebben gezien. Bijvoorbeeld, er waren droogtes in Californië die meer dan 100 jaar duurden. Zoiets is er sindsdien niet meer geweest.

We proberen te begrijpen hoe en waarom deze megadroogtes zijn ontstaan, want als het klimaatsysteem de natuurlijke capaciteit heeft om in megadroogtemodus te gaan, we moeten ons zorgen maken dat we vandaag in een vergelijkbare modus kunnen gaan. We ervaren nu de effecten van de opwarming van de aarde, en dat zal waarschijnlijk leiden tot warmere en drogere omstandigheden in veel delen van de VS, vooral in het westen. En als de megadroogtes die in het verleden plaatsvonden zonder gedwongen te worden door de opwarming van de aarde, vandaag zouden plaatsvinden, we kunnen ons voorstellen dat de situatie - en de impact - veel erger zou kunnen zijn.

V. Hoe verbetert uw werk het begrip van de uitdagingen van klimaatverandering?

A. Jaarringen kunnen ons niet direct informeren over de toekomst. Ze vertellen ons alleen over vandaag en het verleden. Maar wat ze kunnen doen, is ons helpen een beter begrip te krijgen van de fysieke processen die in het verleden tot ongebruikelijke perioden van nattigheid en droogte hebben geleid, die in de pre-industriële dagen, had grote gevolgen voor mensen over de hele wereld.

Tijdens veldwerk in Nepal in de jaren negentig, Cook en zijn collega's vonden er 1, 200 jaar oude hemlocksparren. Om deze site te bereiken, Kok (links), Paul Krusic (rechts), en Brendan Buckley trokken 13 dagen lang, geboorde bomen gedurende vijf dagen, en daarna naar buiten gewandeld. Krediet:Brendan Buckley

Het idee achter dit Climate and Life-project is om deze lange boomringreconstructies te gebruiken om te leren hoe en waarom variaties in droogte zich in het verleden hebben voorgedaan en die informatie vervolgens te gebruiken om klimaatmodellen misschien te verbeteren en hun voorspellingen van toekomstige veranderingen te testen. Een van de grote dingen die uit dit werk zullen komen, is de verbetering van ons begrip van de processen van hydroklimaatvariabiliteit die kunnen worden geïdentificeerd door de evaluatie van deze droogteatlassen in een klimaatmodelleringskader.

Bomen kunnen ons dus helpen te anticiperen op toekomstige veranderingen, in die zin dat het verleden kan worden gebruikt om modellen te verbeteren voor het maken van toekomstige projecties van verandering. En daarom kunnen we misschien vooruit plannen, als het ware, in de zin van adaptatiestrategie.

V. Kunt u enkele van de verwachte toepassingen van dit werk uitleggen?

A. De toepassingen van dit werk zijn potentieel baanbrekend voor ons begrip van de oorzaken van hydroklimatische variabiliteit. De verdere ontwikkeling en verbetering van boomringnetwerken is een zeer belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van deze droogteatlas op het noordelijk halfrond. Bijvoorbeeld, Ik heb samengewerkt met twee Russische boomringwetenschappers om nieuwe gegevens voor Rusland te verkrijgen, en ik hoop dat we tegen het einde van 2018 een Russische Droogteatlas klaar hebben voor publicatie.

Deze droogteatlassen zullen vrij beschikbaar zijn voor klimaatmodelleurs voor het modelleren en toewijzen van oorzaken van klimaatvariabiliteit. Maar droogteatlassen zijn niet alleen nuttig voor modelbouwers. Wetenschappers in verschillende onderzoeksdisciplines gebruiken ze om het begrip van klimaatfenomenen te verbeteren, patronen van klimaatvariabiliteit in de tijd bepalen, en de voorspellingen van toekomstige klimaatscenario's te verbeteren.

Droogteatlassen leveren ook kritische informatie aan overheden voor besluitvorming en beleid, evenals voor degenen die in de financiële wereld werken, industrie, en niet-gouvernementele organisaties op het gebied van water, de omgeving, en duurzaamheid.

Historici vinden droogte-atlassen ook erg nuttig. Door onderzoek in Lamont hebben we geleerd dat er een goed verband bestaat tussen zowel de opkomst als de ondergang van bepaalde beschavingen en volkeren en variaties in nattigheid en droogte. Historici maken dus voor een groot deel gebruik van de droogte-atlassen die ik al heb gemaakt om inzicht te krijgen in de impact van het klimaat op de vroegere volkeren.

Q. Als het gaat om het vinden van klimaatoplossingen, wat geeft je hoop?

A. Een ding dat me enigszins optimistisch maakt over het aanpassen aan of aanpassen aan toekomstige klimaatverandering, is de massale ontwikkeling van hernieuwbare energiebronnen. In de VS, zelfs met het gebrek aan nadruk op dit nu, het is praktisch onomkeerbaar:de hoeveelheid geproduceerde zonne- en windenergie schiet enorm op en dat zal in de toekomst niet veranderen.

Dus vanuit het oogpunt van het verminderen van onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen zijn we op het gebied van energie op de goede weg. En dat geeft me een beetje hoop dat de stijging van de broeikasgassen kan stabiliseren, en misschien een beetje eerder dan sommige prognoses aangeven.

V. Wat is je favoriete boek over klimaatverandering?

A. Ik heb geen bepaalde favoriet, maar ik zou de volumes van Hubert Lamb aanraden, genaamd Klimaat:Aanwezig, Verleden en toekomst . Lamb was een van de allereerste historische klimatologen in de jaren zestig, en hij drong echt aan op het belang van het begrijpen van het klimaat in het verleden om te proberen te begrijpen hoe het mensen in vroegere tijden beïnvloedde.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.