Новое исследование, опубликованное в [Proceedings of the National Academy of Sciences](https://doi.org/10.1073/pnas.2425565122), раскрывает давнюю климатическую загадку: почему записи изотопов кислорода (δ¹⁸O) в пещерных образованиях, таких как сталагмиты (известные как спелеотемы) из Центрального Южного Китая, не отражают хорошо известные 100 000-летние циклы ледниковых периодов, наблюдаемые в других глобальных климатических записях?
Эти записи δ¹⁸O в спелеотемах долгое время считались ключевым индикатором силы азиатского летнего муссона, поэтому их неспособность показать эти значительные климатические сдвиги десятилетиями озадачивала учёных.
Чтобы найти ответ, исследователи объединили геологические данные с передовым моделированием климата. Они обнаружили, что проблема заключается в том, как формируется сигнал δ¹⁸O в спелеотемах.
Метеорологические данные показывают
В Южном Китае менее половины годового количества осадков — и, следовательно, капель воды, из которых формируются спелеотемы — приходится на сезон летнего муссона (с июня по август). Остальная часть осадков, выпадающих осенью, зимой и весной, вносит более значительный вклад, и эти неосновные летние осадки имеют значительно более высокие значения δ¹⁸O. Это означает, что δ¹⁸O в спелеотемах отражает смесь осадков со всех сезонов, а не только летнего муссона. Опора на него как на прямой показатель силы летнего муссона поэтому вводит в заблуждение.
Ключевой проблемой было отсутствие независимых геологических записей, фиксирующих только сигнал δ¹⁸O от летних осадков — без «эффекта сезонного смешивания». Чтобы решить эту проблему, исследователи из Института окружающей среды Земли Китайской академии наук в сотрудничестве с международными партнёрами реконструировали 400 000-летний рекорд δ¹⁸O летнего муссона, используя новый прокси: δ¹⁸O микрокодиама, микроскопических карбонатных частиц, образующихся, когда клетки корней растений кальцифицируются в китайских лёссовых отложениях, в основном летом.
Новые записи микрокодиама и традиционные записи δ¹⁸O в спелеотемах показывают вариации с периодом в 23 000 лет. Но только записи микрокодиама демонстрируют заметно низкие значения δ¹⸚O в период пика межледниковых периодов, которые соответствуют сильным летним муссонам. Это чётко фиксирует 100 000-летние циклы оледенения и межледниковья, отсутствующие в записях δ¹⁸O в спелеотемах из Центрального Южного Китая.
Это показывает, что записи δ¹⁸O в спелеотемах из Центрального Южного Китая отражают сигналы осадков из нескольких сезонов, а не исключительно летних осадков. Признание этого сезонного «эффекта смешивания» представляет собой значительный сдвиг в интерпретации записей δ¹⁸O в спелеотемах.
Климатические модели подтверждают это объяснение. Они показывают, что во время пика межледниковых периодов с сильными летними муссонами, когда δ¹⁸O летних осадков становится более отрицательным (что указывает на более сильный муссон), большая часть годовых осадков приходится на несуммарные месяцы — до 60% и более. Это уменьшает значимость летних сигналов в записях δ¹⁸O в спелеотемах и объясняет отсутствие значительных отрицательных отклонений δ¹⁸O в период пика межледниковых периодов, что в конечном итоге маскирует 100 000-летние циклы.
Это открытие не только раскрывает давнюю загадку, связанную с интерпретацией записей δ¹⁸O в спелеотемах Восточной Азии, но и подчёркивает решающую роль сезонности в понимании природных климатических архивов. Оно открывает путь для пересмотра климатической значимости сигналов δ¹⁸O в спелеотемах — не только в Восточной Азии, но и во всём мире.
Исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая и Laoshan Laboratory, среди других партнёров.
Предоставлено [Chinese Academy of Sciences](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)