É sabido que as grandes erupções vulcânicas contribuem para a variabilidade climática. No entanto, quantificar essas contribuições provou desafiador devido a inconsistências em ambos os dados atmosféricos históricos observados em núcleos de gelo e variações de temperatura correspondentes observados em proxies climáticas, tais como anéis de árvores.
Publicado hoje na revista Nature, um novo estudo conduzido por cientistas do Instituto de Pesquisa do Deserto (DRI) e colaborando instituições internacionais, resolve estas incoerências com uma nova reconstrução do calendário e radiativo associado forçando de cerca de 300 erupções vulcânicas individuais que se estendem tão longe para trás como o início do período romano.
"Usando novos registros, somos capazes de mostrar que as grandes erupções vulcânicas nos trópicos e altas latitudes eram os drivers dominantes de variabilidade climática, responsável por numerosos e difundidos extremos de resfriamento do verão ao longo dos últimos 2.500 anos", disse o principal autor do estudo Michael Sigl, Ph.D., um professor assistente da pesquisa no DRI e pós-doutorado com o Instituto Paul Scherrer , na Suíça.
"Essas temperaturas mais baixas foram causadas por grandes quantidades de partículas de sulfato vulcânico injetados na atmosfera superior," Sigl acrescentou, "protegendo a superfície da Terra da radiação solar recebida."
O estudo mostra que 15 dos 16 verões mais frios registrados entre 500 aC e 1000 dC seguido grandes erupções vulcânicas - com quatro dos mais frios ocorrem logo após os maiores eventos vulcânicos encontrados em registro.
Essa nova reconstrução é derivado de mais de 20 núcleos individuais de gelo extraídas de camadas de gelo na Groenlândia e na Antártica e analisadas para o sulfato vulcânico usando principalmente, o sistema analítico de DRI state-of-the-art ultra-traço químico gelo-core.
Esses registros de amostras de gelo fornecer uma história ano-a-ano de níveis de sulfato na atmosfera através do tempo. Medidas adicionais, incluindo outros parâmetros químicos foram feitas em instituições colaboradoras.
"Nós usamos um novo método para produzir a escala de tempo", explicou Mai Winstrup, Ph.D., pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Washington, Seattle. "Anteriormente, isso tem sido feito com a mão, mas foi utilizado um algoritmo estatístico vez. Junto com as medidas de núcleo de gelo química state-of-the-art, isso resultou em uma datação mais precisa dos núcleos de gelo."
"Utilizando uma abordagem multidisciplinar foi fundamental para o sucesso deste projecto", acrescentou Sigl.
No total, um grupo de pesquisa diversificada de 24 cientistas de 18 universidades e institutos de pesquisa nos Estados Unidos, Reino Unido, Suíça, Alemanha, Dinamarca e Suécia contribuíram para este trabalho - incluindo especialistas do solar, espaço, clima e ciências geológicas , bem como historiadores.
Os autores observam que a identificação de novas evidências encontradas em ambos os núcleos de gelo e anéis de árvores correspondentes autorizados restrições e controlo da sua escala nova era.
"Com a descoberta de uma assinatura distinta nos registros de amostras de gelo de um evento extra-terrestre de raios cósmicos, que teve um marcador de tempo crítico que nós utilizado para melhorar significativamente a precisão datação das cronologias de amostras de gelo", explicou Kees Welten, Ph.D., um químico associado de pesquisa da Universidade da Califórnia, em Berkeley.
A assinatura deste mesmo evento havia sido identificado anteriormente em diversas cronologias de anéis de árvores datam 774-775 Era Comum (CE).
"Prazos Ice-core tinha sido misdated previamente por cinco a dez anos durante o primeiro milênio levando a inconsistências no tempo proposto de erupções vulcânicas em relação ao documentário escrito e prova de anéis de árvores gravar as respostas climáticas para as mesmas erupções", explicou Francis Ludlow , Ph.D., um pós-doutorado do Instituto de Clima e Energia Yale.
Ao longo da história humana, os efeitos de resfriamento vulcânicas sustentados sobre o clima ter provocado a perda de colheitas e fome. Esses eventos também podem ter contribuído para pandemias e declínio social em comunidades baseadas na agricultura.
Juntamente com Conor Kostick, Ph.D. da Universidade de Nottingham, Ludlow traduzido e interpretado registros documentais antigos e medievais da China, Babilônia (Iraque), e na Europa que descreviam observações atmosféricas incomuns tão cedo quanto 254 anos antes da Era Comum (AEC). Esses fenômenos incluído luz solar diminuída, descoloração do disco solar, a presença de coronae solar, e os céus crepusculares profundamente vermelhas.
Vulcões tropicais e grandes erupções nas altas latitudes do hemisfério norte (como a Islândia ea América do Norte) - em 536, 626, 939 e CE, por exemplo - muitas vezes causada verão grave e generalizada de resfriamento no Hemisfério Norte através da injecção de sulfato e cinzas no alta atmosfera. Estas partículas também esbatido a atmosfera a Europa, de tal forma que o efeito foi observado e registado na arquivos independentes por numerosas testemunhas históricas.
Impacto climático foi mais forte e mais persistente após grupos de duas ou mais grandes erupções.
Os autores observam que suas descobertas também resolver um longo debate sobre as causas de uma das mais graves crises climáticas na história humana recente, começando com uma de 18 meses "nuvem mistério" ou véu de poeira observadas na região do Mediterrâneo a partir de março , 536, o produto de uma grande erupção nas altas latitudes do hemisfério Norte.
O arrefecimento inicial foi intensificada quando um segundo vulcão localizado em algum lugar nos trópicos irrompeu apenas quatro anos mais tarde. Na sequência, verões excepcionalmente frias foram observados durante todo o hemisfério Norte.
Este padrão persistiu por quase quinze anos, com quebras de safras subseqüentes e fomes - provavelmente contribuindo para a eclosão da praga de Justiniano, que se espalhou por todo o Império Romano do Oriente 541-543 CE, e que, finalmente, dizimou a população humana em toda a Eurásia.
"Essa nova reconstrução do vulcão forçando vai levar a melhores simulações de modelos climáticos através de uma melhor quantificação da sensibilidade do sistema climático a influências vulcânicas durante os últimos 2.500 anos", observou Joe McConnell , Ph.D., professor e pesquisador que desenvolveu o DRI sistema de análise de fluxo contínuo usados para analisar as amostras de gelo.
"Como resultado", acrescentou McConnell, "variabilidade climática observada durante tempos mais recentes podem ser colocados em uma perspectiva multi-milenar - incluindo períodos de tempo, como o Período Quente Romano e os tempos de mudança cultural significativa, tais como Grande Período de Migração do 6º século na Europa ".
Esta reconciliação de registros de amostras de gelo e outros registros das mudanças ambientais passado vai ajudar a definir o papel que as grandes perturbações climáticas podem ter tido na ascensão e queda das civilizações ao longo da história humana.
"Com novos recordes de alta resolução emergente de núcleos de gelo na Groenlândia e na Antártida, será possível estender este reconstrução de vulcânica forçando provavelmente todo o caminho de volta para a última Era Glacial", disse Sigl.
Esta pesquisa foi em grande parte financiado pelo Programa Polar da National Science Foundation os EUA; com contribuições de agências de financiamento adicionais e instituições na Bélgica, Canadá, China, Dinamarca, França, Alemanha, Islândia, Japão, Coréia, Holanda, Suécia, Suíça e Reino Unido.
Sobre o Instituto de Pesquisas do Deserto: DRI, o campus de pesquisa sem fins lucrativos do Sistema de Nevada do Ensino Superior, se esforça para ser o líder mundial em ciências ambientais, através da aplicação de conhecimentos e tecnologias para melhorar a vida das pessoas em todo Nevada e do mundo.
O Galaxy diário via Desert Research Institute
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