Een internationaal team van onderzoekers, geleid door het Max Planck Instituut voor Chemie in Mainz, Duitsland, is er nu in geslaagd de veranderingen in de regenval in Centraal-Azië in de afgelopen vijf miljoen jaar te reconstrueren. De informatie die binnen de sedimentaire opeenvolging wordt bewaard, vormt de ontbrekende schakel voor het begrijpen van land-waterfeedbacks voor het wereldwijde klimaat.

Paleo-onderzoeker Charlotte Prud'homme, die tot voor kort werkte aan het Max Planck Instituut voor Chemie en nu onderzoeker is aan de Université Lausanne, legt uit:"De 80 meter dikke sedimentaire sequentie die we hebben gevonden in Charyn Canyon in het zuidoosten van Kazachstan, geeft ons een vrijwel continu record van vijf miljoen jaar klimaatverandering. Dit is een zeer zeldzame gebeurtenis op het land!" De afwisselende stof- en grondlagen leveren het eerste betrouwbare bewijs, in een plaats, van langetermijninteracties tussen belangrijke klimaatsystemen op het Euraziatische continent.

"In de afgelopen vijf miljoen jaar de landoppervlakken van Eurazië lijken actiever te hebben bijgedragen aan de watercyclus land-atmosfeer-oceaan dan eerder werd aangenomen. De sedimenten bewaard in Charyn Canyon fungeerden als een lakmoesproef voor de instroom van zoet water in de Noordelijke IJszee, het stimuleren van het transport van vochtige luchtmassa's van de Noord-Atlantische Oceaan naar het land via westelijke luchtstromen, zegt corresponderende auteur Prud'homme. De resultaten van het onderzoek zijn inmiddels gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Communicatie Aarde en Milieu .

De onderzoekers richtten hun onderzoek op het Plioceen en Pleistoceen. het Plioceen, vijf tot 2,6 miljoen jaar geleden, vertegenwoordigt de beste analogie voor de klimatologische omstandigheden van het Antropoceen:deze geologische periode was de laatste keer dat de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer vergelijkbaar was met vandaag, ongeveer 400 delen per miljoen (ppm). "Daarom zijn onze inzichten uit de Charyn Canyon-sedimenten zo essentieel voor het begrijpen van het toekomstige klimaat, ' Zegt Prud'homme.

Tot nu, er is weinig bekend over de rol die Centraal-Azië speelt in de mondiale klimaatevolutie in heden en verleden. De klimaatevolutie op aarde in de afgelopen vijf miljoen jaar is voornamelijk begrepen vanuit het perspectief van mariene mechanismen. In tegenstelling tot, de betekenis van klimaatfeedbacks die op het land zijn ontstaan ​​- in plaats van in de oceanen, meren of ijskernen - is grotendeels onontgonnen gebleven. Het internationale onderzoeksteam heeft dit gat opgevuld met hun veldonderzoek in Charyn Canyon.

Interacties tussen klimaatsystemen op middelhoge en hoge breedtegraden

De geografische locatie van de onderzoekslocatie in het midden van Centraal-Azië was van cruciaal belang voor het team:"We moesten een plek vinden die landinwaarts was en zo ver mogelijk van de oceaan verwijderd, "Katrien Fitzsimmons, Groepsleider van de Terrestrial Paleoclimate Reconstruction Research Group bij het Max Planck Institute for Chemistry, verklaart. "We konden nauwelijks een meer continentale situatie vinden dan bij Charyn Canyon in het zuidoosten van Kazachstan." Het semi-aride klimaat van de kloof, en zijn landschap, werd gevormd door de interactie tussen de westelijke breedtegraden en de poolfronten op hoge breedte, en door sediment vervoerd vanuit het nabijgelegen Tien Shan-gebergte. Charyn Canyon is ideaal, volgens Fitzsimmons, voor het bestuderen van langetermijnfeedbackmechanismen van het landklimaat.

De onderzoekers onderzochten de 80 meter dikke sedimentaire opeenvolging en bemonsterden per abseil om een ​​continue dekking van het record te garanderen. Door de relatieve concentraties van isotopen in bodemcarbonaten te meten, ze reconstrueerden de veranderende beschikbaarheid van vocht in de bodem door de tijd heen. Een combinatie van paleomagnetische analyses en absolute uranium-looddatering van bodemcarbonaten hebben de ouderdom en accumulatiesnelheid van het sedimentrecord vastgesteld. De bodemmonsters onthulden een regio die de afgelopen vijf miljoen jaar werd gekenmerkt door steeds toenemende droogte. In het vroege Plioceen, de bodem was beduidend natter dan in latere tijdperken of dan het huidige klimaat. Dit proces van verdroging was niet lineair, echter; het werd onderbroken door kortstondige klimaatschommelingen die inzicht verschaffen in de interactie tussen de westelijke winden op de middelste breedtegraad en het Siberische hogedruksysteem.

Interactie tussen het Siberische hoog en regenachtige westenwinden

Het onderzoek in Charyn Canyon stelde de wetenschappers in staat om de langetermijninteractie van de Siberische high met de regenachtige westenwinden te onderzoeken. Fitzsimmons zegt:"We zijn ervan overtuigd dat de veranderingen in bodemvocht die we op onze site hebben gevonden, ook kunnen worden gebruikt als een indicatie voor de activiteit van Siberische rivieren verder naar het noorden." Het hydroklimaat bij Charyn Canyon weerspiegelt dat van de steppe in het noorden, van waaruit een aantal grote Siberische rivieren, zoals de Irtysh en Ob, stromen, ze zegt. Deze worden op dezelfde manier beïnvloed door de dynamiek van de Siberische hoge en westelijke luchtmassa's. Een bepaalde fase waarin deze link belangrijk is, valt op:een aanhoudende periode van natte omstandigheden in Charyn Canyon net voor de eerste grote wereldwijde ijstijd ongeveer 3,3 miljoen jaar geleden. Het is waarschijnlijk dat deze natte omstandigheden zich uitstrekten tot de Siberische rivieren in het noorden, waarvan de uitstroom van zoet water naar de Noordelijke IJszee mogelijk een omslagpunt heeft overschreden voor wijdverbreide verhoogde vorming van zee-ijs.

De informatie uit dit meest complete terrestrische klimaatarchief van de afgelopen vijf miljoen jaar vormt een zeer waardevolle basis voor toekomstige klimaatmodellen. "We hebben een deur geopend, ’, besluit Prud'homme.