Сильные грозы на Южных Великих равнинах США являются одними из самых сильных на Земле. В последние годы частота и интенсивность этих штормов возросли, и новые исследования показывают, что эти изменения связаны с изменчивостью климата.

В соавторстве с Кристофером Мопином, Кортни Шумахером и Бренданом Рорком, учеными из Колледжа геонаук Техасского университета A&M, а также другими исследователями, результаты были недавно опубликованы в журнале Nature Geoscience.

В ходе исследования исследователи проанализировали изотопы кислорода из 30 000-50 000-летних сталактитов из техасских пещер, чтобы понять тенденции прошлых гроз и их продолжительность, используя калибровку на основе радара для изотопов осадков в регионе. Они обнаружили, что, когда штормовые режимы меняются от слабо организованных к сильно организованным в масштабах тысячелетий, они совпадают с хорошо известными глобальными резкими климатическими сдвигами во время последнего ледникового периода, который произошел примерно между 120 000 и 11 500 годами назад.

Благодаря современному синоптическому анализу исследователи узнали, что грозы на Южных Великих равнинах тесно связаны с изменениями в характере ветра и влажности, происходящими в гораздо большем масштабе. Понимание этих изменений и различных корреляций не только поможет восстановить прошлые случаи гроз, но и поможет предсказать будущие модели гроз в средних широтах.

"Прокси-записи доступны на Южных Великих равнинах в пещерах", - сказал Мопин. "На юге Великих равнин и в южном Техасе, вероятно, тысячи пещер. Почему в этих областях не было проведено больше исследований? Пещерные отложения так многообещающи в качестве прокси."

Шумахер сказал, что ученые понимают современные закономерности выпадения осадков и что сильные штормы могут привести к истощению изотопов.

"Однако мы не знаем, что произойдет в будущем, и эта работа поможет предсказать тенденции штормов в будущем", - сказала она. "Если мы сможем запустить климатическую модель для прошлого, которая согласуется с записями пещер, и запустить ту же самую модель в будущем, мы сможем больше доверять ее выводам, если они совпадут с записями пещер, чем если бы они не совпадали. Из двух моделей, если одна действительно соответствует изотопам пещеры, вы можете доверять ей в понимании распределения штормов в будущем."

В Пещерах Хранятся Малоизвестные Климатические Рекорды

Мопен, палеоклиматолог, описал ограничения, которые существуют в захвате истинного распределения погодных явлений во времени.

"Есть действительно важные вопросы о том, что происходило в прошлом в отношении больших погодных явлений, которые мы получаем через мезомасштабные конвективные системы (большие штормы) по сравнению с немезомасштабными (меньшими штормами)",-сказал Мопин. "Мы получаем так много осадков от действительно больших штормов, а модельные сетки не могут фиксировать большие погодные явления, потому что сами сетки такие большие. Палеоклиматология помогает в организации прошлых событий, чтобы разработать опосредованную запись того, как они реагируют на климат."

Мопин сотрудничал с Национальным Тайваньским университетом, чтобы провести датировку урана торием, и обнаружил, что сталактиты и сталагмиты на самом деле относятся примерно к ледниковому периоду.

Междисциплинарное Сотрудничество

Опыт Шумахера был необходим для установления связей с различными событиями, связанными с дождями, которые происходили с течением времени. У нее был опыт работы с радиолокационными данными и измерениями осадков в глобальном масштабе.

"Сильные штормы, которые покрывают сотни миль, обеспечивают около 50-80% осадков в Техасе", - сказал Шумахер. "В наши дни эти штормы имеют разные изотопные сигнатуры."

Исследования Мопена отталкиваются от устаревших принципов в палеомире, потому что вы должны изучить, как штормы становятся больше и что влияет на них, сказал он.

"Эти грозы настолько велики, что даже если большая часть дождя произойдет в Оклахоме, дождь в Техасе все равно будет нести изотопную сигнатуру этих огромных штормов", - заявил Мопин. "Вы снимаете отпечатки пальцев с этих систем, независимо от того, где они происходят, и они не должны быть супер локализованы, чтобы их можно было распознать. Большие штормы вызывают обедненные изотопные сигнатуры. Вы не можете объяснить изменчивость сталактитов только изменениями температуры."

Исследовательский Опыт Для Студентов Агги

Селия Лоррейн Макчесни (16 лет) и Одри Хауссон (16 лет) были двумя исследователями-старшекурсниками, участвовавшими в этой публикации, и оба многому научились благодаря полевой работе, сотрудничеству и высокоэффективному опыту обучения.

"Образцы из пещер использовались в качестве инструмента для обучения с высокой отдачей в понимании палеоклимата Техаса",-сказал Мопин. "Один из студентов начал микрообработку сталактитов. Мне очень повезло иметь доступ к ресурсам Колледжа наук о земле и работать с этими талантливыми выпускниками над новаторскими исследованиями."

Макчесни сказала, что ее опыт работы над старшей диссертацией в лаборатории был "бесценен", и исследования позволили ей путешествовать и выходить в поле.

"Будучи студентом-исследователем в Техасском университете A&M, я гордился тем, что был частью одной из первых команд, которые сопоставили связи между изменением климата и погодой в палеоклиматических записях", - сказал Хоуссон. "Весь этот опыт дал мне возможность познакомиться с академическим миром и сделал меня более уверенным в себе как ученого. Сейчас, как геолог и инженер-строитель, я работаю над тяжелыми проектами гражданской инфраструктуры, такими как туннели и плотины, связанные с водными ресурсами. Мне нравится, как моя карьера связана с моими студенческими исследованиями, где знание взаимосвязи между изменением климата и погодой помогает планировать водные ресурсы в будущем."

ИСТОЧНИК