Grote onweersbuien in de zuidelijke Great Plains van de VS behoren tot de sterkste op aarde. In recente jaren, deze stormen zijn in frequentie en intensiteit toegenomen, en nieuw onderzoek toont aan dat deze verschuivingen verband houden met klimaatvariabiliteit.

Co-auteur van Christopher Maupin, Courtney Schumacher en Brendan Roark, alle wetenschappers van het Texas A&M University's College of Geosciences, samen met andere onderzoekers, de bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen.

In de studie, onderzoekers analyseerden zuurstofisotopen van 30, 000-50, 000 jaar oude stalactieten uit de grotten van Texas om trends in eerdere onweersbuien en hun duur te begrijpen, met behulp van op radar gebaseerde kalibratie voor de regenvalisotopen in de regio. Ze ontdekten dat wanneer stormregimes verschuiven van zwak naar sterk georganiseerd op millennial-tijdschalen, ze vallen samen met bekende, wereldwijde abrupte klimaatverschuivingen tijdens de laatste ijstijd, die plaatsvond tussen ongeveer 120, 000 en 11, 500 jaar geleden.

Door middel van moderne synoptische analyse, onderzoekers ontdekten dat onweersbuien in de zuidelijke Great Plains sterk verband houden met veranderingen in wind- en vochtpatronen die op veel grotere schaal plaatsvinden. Het begrijpen van deze veranderingen en verschillende correlaties zal niet alleen helpen bij het reconstrueren van eerdere onweersbuien, maar ook helpen bij het voorspellen van toekomstige onweersbuien op de middelste breedtegraad.

"Proxy-records zijn beschikbaar in de zuidelijke Great Plains in grotten, ' zei Maupin. 'Er zijn waarschijnlijk duizenden grotten in de zuidelijke Great Plains en in het zuiden van Texas. Waarom is er op die gebieden niet meer onderzoek gedaan? Grotafzettingen zijn zo veelbelovend als volmachten."

Schumacher zei dat wetenschappers moderne regenvalpatronen begrijpen, en dat grote stormen isotopen kunnen uitputten.

"Echter, we weten niet wat er in de toekomst zal gebeuren, en dit werk zal helpen bij het voorspellen van trends van stormen in de toekomst, "zei ze. "Als we een klimaatmodel voor het verleden kunnen gebruiken dat consistent is met grotgegevens, en datzelfde model vooruit laten lopen, we kunnen zijn bevindingen meer vertrouwen als het overeenkomt met de grotrecords dan als dat niet het geval is. Van twee modellen, als iemand echt overeenkomt met de grotisotopen, dan kun je erop vertrouwen dat hij de stormdistributie in de toekomst begrijpt."

Grotten bevatten weinig bekende klimaatrecords

Maupin, een paleoklimatoloog, beschreef de beperkingen die bestaan ​​bij het vastleggen van de ware verdeling van weersgebeurtenissen in de tijd.

"Er zijn echt belangrijke vragen over wat er in het verleden is gebeurd met betrekking tot grote weersomstandigheden die we krijgen door convectieve systemen op mesoschaal (grote stormen) versus niet-mesoschaal (kleinere stormen) dingen, Maupin zei. "We krijgen zoveel neerslag van echt grote stormen, en modelrasters kunnen geen grote weersomstandigheden vastleggen, omdat de roosters zelf zo groot zijn. Paleoklimatologie helpt bij het organiseren van gebeurtenissen uit het verleden om een ​​proxy-record te ontwikkelen van hoe ze reageren op het gemiddelde klimaat."

Maupin werkte samen met de National Taiwan University om uraniumthoriumdatering te doen, en ontdekte dat de stalactieten en stalagmieten in feite van rond de ijstijd waren.

Interdisciplinaire samenwerking

De expertise van Schumacher was nodig om verbanden te leggen met verschillende regenvalgebeurtenissen die zich in de loop van de tijd hebben voorgedaan. Ze had ervaring met het werken met radargegevens en regenmetingen op wereldschaal.

"Grote stormen die honderden mijlen beslaan, zorgen voor ongeveer 50-80% van de regen in Texas, "Zei Schumacher. "In de moderne tijd, deze stormen hebben verschillende isotopensignaturen."

Maupin's onderzoek duwt terug op verouderde principes in de paleo-wereld, omdat je moet bestuderen hoe stormen groter worden en wat ze beïnvloedt, hij zei.

"Deze onweersbuien zijn zo groot dat zelfs als de meeste regen in Oklahoma valt, regen in Texas zal nog steeds de isotopensignatuur van deze enorme stormen dragen, Maupin verklaarde. "Je neemt vingerafdrukken van deze systemen, ongeacht waar ze zich voordoen, en ze hoeven niet super gelokaliseerd te zijn om herkend te worden. Grote stormen veroorzaken uitgeputte isotopensignaturen. Je kunt de variabiliteit in stalactieten niet verklaren met alleen temperatuurveranderingen."

Onderzoekservaring voor Aggie-studenten

Celia Lorraine McChesney '16 en Audrey Housson '16 waren twee niet-gegradueerde onderzoekers die betrokken waren bij deze publicatie, en beiden hebben veel geleerd door het veldwerk, samenwerking, en leerervaring met een hoge impact.

"De monsters uit de grotten werden gebruikt als een hulpmiddel voor high-impact leren bij het begrijpen van het paleoklimaat van Texas, " Zei Maupin. "Een van de studenten begon de stalactieten te microfrezen. Ik had het geluk toegang te hebben tot de middelen van het College of Geosciences en met deze getalenteerde studenten te werken aan baanbrekend onderzoek."

McChesney zei dat haar ervaring met het werken aan haar afstudeerscriptie in het laboratorium "van onschatbare waarde was, " en het onderzoek stelde haar in staat om te reizen en het veld in te gaan.

"Als een niet-gegradueerde onderzoeksstudent aan Texas A&M, Ik was er trots op deel uit te maken van een van de eerste teams die klimaatverandering en weersverbanden correleerde in een paleoklimaatrecord, Housson zei. "Deze hele ervaring zorgde voor een grote blootstelling aan de academische wereld, en maakte me zelfverzekerder als wetenschapper. Nutsvoorzieningen, als geoloog en burgerlijk ingenieur, Ik werk aan zware civiele infrastructuurprojecten zoals tunnels en dammen die verband houden met watervoorraden. Ik vind het geweldig hoe mijn carrière aansluit bij mijn bacheloronderzoek, waar het kennen van de correlatie tussen klimaatverandering en het weer helpt bij het plannen van watervoorraden in de toekomst."