Atlantische orkanen komen en gaan niet zomaar. Ze laten aanwijzingen achter voor hun passage door het landschap die eeuwen of meer duurt. Wetenschappers van Rice University gebruiken deze natuurlijke archieven om tekenen van stormen te vinden honderden jaren voordat satellieten ons toestonden om ze in realtime te bekijken.

Postdoctoraal onderzoeker Elizabeth Wallace, een paleotempestoloog die dit jaar toetrad tot het laboratorium van Rice-klimaatwetenschapper Sylvia Dee, bouwt voort op technieken die de frequentie van orkanen in het Atlantische bekken gedurende millennia onthullen.

Paleoklimaat orkaangegevens (of "proxy"-gegevens) worden gevonden in archieven zoals boomringen die tekenen van overstromingen op korte termijn bevatten, sedimenten in blauwe gaten (zeegrotten) en kustvijvers die sporen bewaren van zand dat landinwaarts is aangespoeld door stormvloeden. Deze natuurlijke archieven geven onderzoekers een globaal beeld van wanneer en waar orkanen aan land zijn gekomen.

In een nieuwe krant in Geofysische onderzoeksbrieven , Wallace, Dee en co-auteur Kerry Emanuel, een klimaatwetenschapper aan het Massachusetts Institute of Technology, neem honderdduizenden "synthetische" stormen die voortkomen uit wereldwijde klimaatmodelsimulaties van de afgelopen 1, 000 jaar en onderzoeken of ze al dan niet worden gevangen door het uitgebreide netwerk van Atlantische paleohurricane-proxy's.

Door het verleden te reconstrueren, kunnen wetenschappers de eb en vloed van Atlantische orkanen in de loop van de tijd begrijpen. Eerdere studies door Wallace en anderen hebben aangetoond dat een enkele locatie die eerdere stormen opvangt, niet kan worden gebruikt om orkaanklimaatveranderingen te reconstrueren; echter, een netwerk van proxy's kan helpen bij het verfijnen van modellen van hoe deze stormen in de toekomst waarschijnlijk zullen worden beïnvloed door klimaatverandering.

"Deze paleo-orkaanproxy's stellen ons in staat om stormen in het verleden te reconstrueren, en we gebruiken ze om erachter te komen hoe de stormactiviteit in het hele stroomgebied is veranderd, " zei Wallace, een inwoner van Virginia die vorig jaar promoveerde aan het MIT en de Woods Hole Oceanographic Institution en contact had met Dee toen de professor daar in 2017 sprak.

"Als ik een sedimentkern uit Florida heb, het is alleen het vastleggen van stormen die Florida troffen, "zei ze. "Ik wilde zien of we de volledige verzameling gegevens van de Bahama's kunnen gebruiken, de oostkust en de Golf van Mexico in de afgelopen decennia om nauwkeurig de stormactiviteit van het stroomgebied van de afgelopen paar eeuwen te reconstrueren."

De synthetische stormen die ze bouwden, illustreerden wat Wallace al wist:er is een voorkeur voor het Caribisch gebied en de Golf van Mexico, en een behoefte aan meer volmachten langs de oostkusten van Noord- en Midden-Amerika. De toekomstige zoektocht van het Rice-team zal zijn om hun klimaatsimulaties te verfijnen en meer locaties aan de netwerken toe te voegen om eerdere orkaanactiviteit beter te reconstrueren.

"Vooral, er zijn niet echt sites uit het zuidoosten van de VS, plaatsen zoals de Carolinas, " zei ze. "Een van de doelen van dit werk is om te benadrukken waar wetenschappers vervolgens naar toe moeten gaan."

Wallace heeft ervaring uit de eerste hand met het boren van kernen. "Tijdens een stormgebeurtenis, je krijgt harde wind en golven die het zand van het strand halen en het in wezen gewoon teruggooien in een kustvijver, ' zei ze. 'Alleen tijdens stormen worden deze zandlagen in de vijver afgezet, en in de sedimentkernen zie je ze afgewisseld met de fijne modder die er typisch is. We kunnen deze zandlagen dateren en weten wanneer een orkaan de locatie heeft getroffen."

Ze merkte op dat er nog geen "intensieve" poging is gedaan om sediment- en jaarringrecords te vergelijken. "Het boomrecord is nog steeds een onzekere proxy, "Zei Wallace. "We zijn op zoek naar gegevens over boomringen met regenkenmerken die overeenkomen met stormen van de afgelopen 200 of 300 jaar die overeenkomen met de sedimentgegevens voor datzelfde interval."

Dee zei dat het werk fundamenteel verschilt van de paleoklimaatmodellen die ze het vaakst bestudeert. "Hier nemen we klimaatmodellen en genereren honderden pseudo-tropische stormen, " zei ze. "We 'spelen Gaia' door een plausibele versie van de werkelijkheid te maken en deze te combineren met onze kennis van beschikbare proxy-sites.

"Dit vertelt ons hoeveel records van hoeveel plaatsen we realistisch gezien nodig hebben om een ​​klimaatsignaal op te vangen, "Zei Dee. "Het is erg duur om uit te gaan en kernen te boren, en dit geeft ons een manier om prioriteiten te stellen waar te boren.

"Dit onderzoek is cruciaal nu we versnellen naar een klimaatgemiddelde toestand met steeds warmere temperaturen in de Atlantische Oceaan, "Zei ze. "Begrijpen hoe deze stormen zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld, biedt een basis voor het evalueren van tropische cyclonen met en zonder menselijke effecten op het klimaatsysteem."

Een Pan Postdoctoral Research Fellowship en Rice Academy Fellowship to Wallace en een Gulf Research Program-beurs aan Dee ondersteunden het onderzoek. Dee is een assistent-professor van de aarde, milieu- en planetaire wetenschappen. Emanuel is de Cecil &Ida Green Professor of Atmospheric Science en co-directeur van het Lorenz Center aan het MIT.