Analyse van sporen van bladwas van landplanten die zich in de loop van millennia hebben opgehoopt in diepzeesedimenten, een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Arizona reconstrueerde de geschiedenis van de moessonactiviteit in het noorden van Mexico. hun resultaten, online gepubliceerd op 3 september in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen , helpen bij het beslechten van een al lang bestaand debat over de vraag of de moessonactiviteit volledig werd stopgezet onder invloed van afkoeling veroorzaakt door de ijskappen die een groot deel van Noord-Amerika bedekten, of werd gewoon onderdrukt.

Tijdens het laatste glaciale maximum, ongeveer 20, 000 jaar geleden, toen mammoeten en andere prehistorische beesten rondzwierven in wat nu Noord-Mexico en het zuidwesten van de Verenigde Staten is, zomerregens droegen voor 35 procent bij aan de jaarlijkse regenval, vergeleken met ongeveer 70 procent vandaag, volgens de nieuwe studie.

Door vocht uit de tropen af ​​te voeren, de zomermoesson brengt verlichting van de maandenlange intense zomerhitte en droogte in de dorre landen van het Amerikaanse zuidwesten en het noordwesten van Mexico. Als de regio alleen afhankelijk was van winterregens, de Sonorawoestijn zou niet bekend staan ​​als een van 's werelds meest biodiverse woestijnen.

"De moesson is zo'n iconisch kenmerk van het zuidwesten van de woestijn, maar we weten heel weinig over hoe het in de loop van duizenden en miljoenen jaren is veranderd, " zegt Tripti Bhattacharya, de eerste auteur van de studie. "Onze bevinding dat de zuidwestelijke moesson werd onderdrukt, maar niet helemaal verdwenen onder glaciale omstandigheden, wijst op de dramatische variabiliteit van de atmosferische circulatie in die tijd, maar suggereert dat het een hardnekkig kenmerk is van ons regionale klimaat."

Eerdere studies hadden geen overtuigende resultaten opgeleverd, deels omdat de gegevens die werden gebruikt om bewijs van moessonregens in het verleden af ​​te leiden, meer lijken op momentopnamen in de tijd dan dat ze meer continue klimaatgegevens opleveren. Bijvoorbeeld, onderzoekers hebben waardevolle glimpen opgevangen van lang verdwenen plantengemeenschappen op basis van plantendelen bewaard in packrat-nesten genaamd middens, of door de chemische handtekeningen te analyseren die ze in de bodem hebben achtergelaten. Die studies suggereerden aanhoudende moessonactiviteit tijdens de laatste ijstijd, terwijl andere studies op basis van klimaatmodellering aangaven dat het tijdelijk afwezig was.

Door een slimme methode toe te passen die nog nooit eerder is gebruikt om de geschiedenis van de moesson te bestuderen, Bhattacharya en haar co-auteurs ontdekten het equivalent van een vergeten, ongeopend boek met eerdere klimaatrecords, in tegenstelling tot eerder bestudeerde klimaatarchieven, die in vergelijking meer op single lijken, verspreide pagina's.

Het vormen van een enorme natuurlijke gewelf bijna 1, 000 meter onder het zeeoppervlak, de zeebodem van zuurstofarme zones in de Golf van Californië bevat al duizenden jaren organisch materiaal dat in het water is geblazen, inclusief puin van landplanten die in de regio groeien. Aangezien de afzettingen grotendeels onaangetast blijven door aaseters of microbiële activiteit, Tierney en haar team waren in staat om bladwasverbindingen te isoleren uit de modder van de zeebodem.

Co-auteur Jessica Tierney, een universitair hoofddocent bij de afdeling Geowetenschappen van de UA en voormalig postdoctoraal adviseur van Bhattacharya, pionierde in de analyse van de wasachtige coatings van plantenbladeren om regenval of droge perioden in het verleden te reconstrueren op basis van hun chemische vingerafdruk, specifiek verschillende verhoudingen van waterstofatomen. Het water in moessonregen, volgens Tierney, bevat een groter deel van een waterstofisotoop bekend als deuterium, of "zwaar water, " wat te maken heeft met zijn oorsprong in de tropen. Winterregens, anderzijds, dragen een andere signatuur omdat ze water bevatten met een kleinere verhouding van deuterium versus "gewone" waterstof.

"Planten nemen elk water op dat ze krijgen, en omdat de twee seizoenen verschillende verhoudingen van waterstofisotopen hebben, we kunnen de isotopenverhoudingen in de geconserveerde bladwas relateren aan de hoeveelheid moessonregen in de Golf van Californië, ' legt Tierney uit.

Door eerdere patronen van de moesson in het zuidwesten samen te voegen, kunnen wetenschappers toekomstige scenario's beter voorspellen onder invloed van een klimaat dat neigt naar een warmere wereld. geen nieuwe ijstijd, zeggen de onderzoekers.

"Het verleden is geen perfecte analoog, maar het fungeert als een natuurlijk experiment dat ons helpt te testen hoe goed we de variabiliteit van het regionale klimaat begrijpen, " zegt Bhattacharya, die onlangs een functie aanvaardde als assistent-professor aardwetenschappen aan de Universiteit van Syracuse. "Als we begrijpen hoe regionale klimaten in het verleden reageerden, het geeft ons een veel betere kans om te voorspellen hoe ze in de toekomst op klimaatverandering zullen reageren."

Een manier waarop wetenschappers kunnen profiteren van eerdere klimaatrecords, is door klimaatmodellen erop toe te passen. het gebruik van de records om de modellen te 'grond-waarheid'.

"Het probleem is dat op dit moment onze beste klimaatmodellen zijn het niet eens over hoe de moesson zal veranderen als reactie op de opwarming van de aarde, Tierney zegt. "Sommigen suggereren dat de zomerneerslag sterker zal worden, anderen zeggen dat het zwakker zal worden. Door de mechanica van het fenomeen beter te begrijpen, onze resultaten kunnen ons helpen erachter te komen waarom de modellen het niet eens zijn en beperkingen bieden die zich naar de toekomst kunnen vertalen."

Om de hypothese te testen of koudere tijden de moesson over het algemeen verzwakken en warmere periodes versterken, De groep van Tierney is van plan te onderzoeken hoe de moesson reageerde op warmere periodes in het verleden. Toekomstig onderzoek zal zich richten op de laatste interglaciale periode rond 120, 000 jaar geleden, en een periode gekenmerkt door broeikasgasniveaus die vergelijkbaar zijn met die in de huidige atmosfeer:het Plioceen-tijdperk, die 5,3-2,5 miljoen jaar geleden duurde.

Het hebben van betere gegevens over de zuidwestelijke moesson helpt wetenschappers ook om beter te begrijpen hoe het zich verhoudt tot moessons in andere delen van de wereld die beter zijn bestudeerd.

"We weten nu dat onze moesson veel gevoeliger lijkt te zijn voor de grootschalige configuratie van de atmosfeer, overwegende dat andere moessonsystemen nauwer verbonden zijn met de plaatselijke oceaanomstandigheden, ' zegt Bhattacharya.

De studie, "Ijskapmodulatie van deglaciale Noord-Amerikaanse moesson-intensivering, " is co-auteur van Jason Addison bij de U.S. Geological Survey in Menlo Park, Californië, en James Murray aan de School of Oceanography aan de Universiteit van Washington. Ondersteuning voor dit onderzoek komt van de David en Lucile Packard Foundation Fellowship in Science and Engineering aan Tierney en NSF verlenen OCE-1651034 aan Tierney. Addison wordt ondersteund door het USGS Climate Research and Development Program.