Het is niet langer nodig om te raden hoe de oceaantemperaturen honderden jaren geleden waren in de afgelegen tropische Stille Oceaan. Het oude koraal dat daar leefde, weet alles.

Een studie in Wetenschap onder leiding van Rice University en Georgia Tech-onderzoekers analyseren het record dat het afgelopen millennium is gearchiveerd door oud tropisch Pacifisch koraal. Dat record zou wetenschappers kunnen helpen bij het verfijnen van hun modellen van hoe veranderende omstandigheden in de Stille Oceaan, vooral door vulkaanuitbarstingen, invloed hebben op het optreden van El Niño-gebeurtenissen, die de belangrijkste aanjagers zijn van het mondiale klimaat.

Ze vonden de verhouding van zuurstofisotopen in koraal, een nauwkeurige meting van historische oceaantemperaturen, toont geen correlatie tussen schattingen van sulfaatdeeltjes die in de atmosfeer worden uitgestoten door tropische vulkaanuitbarstingen en El Niño-gebeurtenissen.

Dat resultaat zou van bijzonder belang kunnen zijn voor wetenschappers die suggereren dat het zaaien van de atmosfeer met zonwerende deeltjes kan helpen de opwarming van de aarde te keren.

Volgens Rice klimaatwetenschapper en hoofdauteur Sylvia Dee, eerdere klimaatmodelstudies verbinden vaak vulkaanuitbarstingen, die sulfaataerosolen in de atmosfeer verhogen, om de kans op een El Niño-evenement te vergroten. Maar het vermogen om klimaatomstandigheden te analyseren op basis van zuurstofisotopen die vastzitten in fossiele koralen, breidt het klimatologische record in deze belangrijke regio uit over meer dan 20 oude uitbarstingen. Dee zei dat dit een meer rigoureuze test van de verbinding mogelijk maakt.

"Veel studies over klimaatmodellering tonen een dynamisch verband aan waarbij vulkaanuitbarstingen El Niño-gebeurtenissen kunnen initiëren, "Zei Dee. "We kunnen klimaatmodellen vele eeuwen in het verleden gebruiken, het simuleren van vulkaanuitbarstingen voor het laatste millennium.

"Maar de modellen zijn precies dat - modellen - en het koraalverslag legt de realiteit vast."

Koraalgegevens die klimaatwetenschapper Kim Cobb en haar team van Georgia Tech tijdens reizen naar de Stille Oceaan moeizaam verzamelden, tonen weinig verband tussen bekende vulkanen en El Niño-gebeurtenissen in die tijd. Zoals boomringen, deze paleoklimaatarchieven bevatten chemische indicatoren, de zuurstofisotopen, van oceanische omstandigheden op het moment dat ze zich vormden.

De koraalgegevens leveren een high-fidelity record op met een resolutie van minder dan een maand, het volgen van de El Niño-Southern Oscillation (ENSO) in het hart van de centrale tropische Stille Oceaan.

De acht in de tijd overlappende koralen die Cobb en haar collega's onlangs hebben bestudeerd, hadden een ondubbelzinnig record van omstandigheden gedurende 319 jaar, van 1146-1465. Dit en gegevens van andere koralen beslaan meer dan 500 jaar van het laatste millennium en, Zij schreven, "presenteert een venster op de effecten van grote vulkaanuitbarstingen op het tropische Pacifische klimaat."

Die tijdspanne omvat de uitbarsting van de berg Samalas in 1257, de grootste en meest zwavelhoudende van het laatste millennium.

Cobb zei dat haar laboratorium al jaren technieken ontwikkelt en het koraalrecord uitbreidt. "Mijn eerste expeditie naar de eilanden was in 1997, en sindsdien is het mijn enige focus geweest om de best mogelijke records uit deze regio's te halen, " ze zei, opmerkend dat het lab veel artikelen over het onderwerp heeft uitgegeven, waaronder een baanbrekende studie uit 2003 over ENSO in Nature.

Cobb zei dat het dateren van de oude koraalmonsters afhangt van nauwkeurige uranium-thorium-datering, gevolgd door duizenden massaspectrometrische analyses van koraalzuurstofisotopen uit poeders die elke millimeter over de groei-as van het koraal zijn geboord. "Dat zegt iets over de temperatuurreconstructie, " zei ze. "We lenen 70 jaar werk met deze specifieke chemie om een ​​robuuste temperatuurproxy in koralen tot stand te brengen."

De zuurstof-16 tot zuurstof-18 isotopen onthuld door spectrometrie tonen de temperatuur van het water op het moment dat het koraal werd gevormd, zei Cobb. "De verhouding van die twee isotopen in carbonaten is een functie van de temperatuur, "zei ze. "Dat is de magie:het is gebaseerd op pure thermodynamica."

"Dit prachtige koraalrecord is zeer gevoelig voor El Niño- en La Niña-gebeurtenissen op basis van zijn locatie, "Dee toegevoegd. "Mijn medewerkers hebben gewerkt om dit koraalrecord uit te breiden tot een periode waarin we weten dat er veel explosieve vulkaanuitbarstingen waren, vooral in de eerste helft van het millennium.

"Wetenschappers hebben de timing van die vulkaanuitbarstingen gereconstrueerd uit ijskerngegevens, " zei ze. "We vergeleken de timing van de grootste uitbarstingen met het koraalrecord om te zien of vulkanische afkoelingsgebeurtenissen enige invloed hadden op het tropische Pacifische klimaat."

Slechts enkele vulkanen lanceren fijnstof, met name sulfaatdeeltjes, wat leidt tot een fenomeen dat sulfaat-aerosolforcering wordt genoemd - in de stratosfeer, waar de deeltjes inkomend zonlicht reflecteren en de planeet op korte termijn afkoelen, zei Dees. "Maar de impact van die afkoeling op de tropische Stille Oceaan is onzeker, en kan regionaal heterogeen zijn, " ze zei.

"Onze studie suggereert dat koppeling (tussen vulkanen en ENSO) niet bestaat of, zo ja, het wordt verduisterd door de grote natuurlijke variabiliteit in het klimaatsysteem, "Zei Dee. "In het algemeen, El Niño is een natuurlijke oscillator in het klimaatsysteem. Het is een product van chaos, als een Slinky die heen en weer gaat. Het is zo sterk dat het systeem immuun kan zijn voor grote klimaatverstoringen zoals vulkanische afkoeling op korte termijn.

"Overigens, onze wetenschappelijke gemeenschap gebruikt dezelfde klimaatmodellen die we hebben geëvalueerd om de reactie van het klimaat op geo-engineering en beheerschema's voor zonnestraling te schatten die gebruik maken van sulfaataerosolen, Dee zei. Cobb en Dee karakteriseerden de studie als een waarschuwend verhaal voor degenen die geo-engineering bestuderen. "Er is geen enkele twijfel dat als we stratosferische aerosolen injecteren, we zullen de planeet koelen, " zei Cobb. "Dat is getoond en gemodelleerd. Wat we proberen te vragen is, wat gebeurt er nog meer? En hoe goed kunnen we dat voorspellen? Ons werk motiveert echt verder onderzoek om de volledige reikwijdte van de klimaateffecten van sulfaataerosolen uit te werken."