Опубликованное сегодня в журнале Nature новое исследование, проведенное учеными из Института исследования пустынь (DRI) и сотрудничающих с ним международных организаций, разрешает эти несоответствия с помощью новой реконструкции времени и связанного с ним радиационного воздействия почти 300 отдельных вулканических извержений, начавшихся в далеком прошлом. как раннеримский период.«Используя новые записи, мы можем показать, что крупные извержения вулканов в тропиках и высоких широтах были доминирующими факторами изменчивости климата, ответственными за многочисленные и широко распространенные экстремальные летние похолодания за последние 2500 лет», — сказал ведущий автор исследования Майкл Сигл. Доктор философии, доцент-исследователь DRI и научный сотрудник Института Пауля Шеррера в Швейцарии.
«Эти более низкие температуры были вызваны выбросом большого количества частиц вулканического сульфата в верхние слои атмосферы, — добавил Сигл, — которые защищают поверхность Земли от приходящей солнечной радиации».Исследование показывает, что 15 из 16 самых холодных летних периодов, зарегистрированных между 500 г. до н.э. и 1000 г. н.э., последовали за крупными извержениями вулканов, причем четыре из самых холодных произошли вскоре после крупнейших вулканических событий, зафиксированных в истории наблюдений.Эта новая реконструкция получена из более чем 20 отдельных ледяных кернов, извлеченных из ледяных щитов в Гренландии и Антарктиде и проанализированных на вулканический сульфат, в первую очередь с использованием современной аналитической системы для ультраследных химических ледяных кернов DRI.Эти данные о кернах льда предоставляют годовую историю уровней сульфатов в атмосфере во времени.
Дополнительные измерения, включая другие химические параметры, были выполнены в сотрудничающих учреждениях.«Мы использовали новый метод для построения шкалы времени», — поясняет Май Винструп, доктор философии, научный сотрудник Вашингтонского университета в Сиэтле. «Раньше это делалось вручную, но вместо этого мы использовали статистический алгоритм.
Вместе с современными измерениями химического состава ледяных кернов это привело к более точному датированию ледяных кернов».«Использование мультидисциплинарного подхода было ключом к успеху этого проекта», — добавил Сигл.В общей сложности разнообразная исследовательская группа из 24 ученых из 18 университетов и исследовательских институтов США, Великобритании, Швейцарии, Германии, Дании и Швеции внесла свой вклад в эту работу, включая специалистов из области солнечной, космической, климатической и геологической наук, а также историков.Авторы отмечают, что идентификация новых свидетельств, найденных как в ледяных кернах, так и в соответствующих кольцах деревьев, позволила установить ограничения и проверить их новую шкалу возраста.
«С открытием отличительной подписи в записях ледяных кернов от внеземных космических лучей у нас появился критический маркер времени, который мы использовали для значительного повышения точности датировки хронологий ледяных кернов», — пояснил Киз Велтен. Доктор философии, младший химик-исследователь из Калифорнийского университета в Беркли.Подпись этого же события была обнаружена ранее в различных хронологиях древовидных колец, относящихся к 774-775 годам нашей эры (CE).«Временные рамки ледяных кернов были ошибочно датированы ранее на пять-десять лет в течение первого тысячелетия, что привело к несоответствиям в предлагаемых сроках вулканических извержений по сравнению с письменными документальными свидетельствами и свидетельствами в виде колец деревьев, фиксирующими климатические реакции на те же извержения», — пояснил Фрэнсис Ладлоу. , Доктор философии, докторант из Йельского института климата.
Энергетический институт.На протяжении всей истории человечества продолжительное воздействие вулканического похолодания на климат приводило к неурожаям и голоду. Эти события, возможно, также способствовали пандемиям и упадку общества в сельскохозяйственных сообществах.
Вместе с Конором Кодиком, доктором философии из Ноттингемского университета Ладлоу перевел и интерпретировал древние и средневековые документальные записи из Китая, Вавилона (Ирак) и Европы, в которых описаны необычные атмосферные наблюдения еще за 254 года до нашей эры (BCE). Эти явления включали уменьшение солнечного света, обесцвечивание солнечного диска, наличие солнечной короны и темно-красное сумеречное небо.
Тропические вулканы и крупные извержения в высоких широтах Северного полушария (например, в Исландии и Северной Америке) — например, в 536, 626 и 939 году н.э. — часто вызывали сильное и повсеместное летнее похолодание в Северном полушарии из-за выброса сульфатов и пепла. в высокую атмосферу. Эти частицы также настолько затемнили атмосферу над Европой, что эффект был отмечен и зарегистрирован в независимых архивах многочисленными историческими очевидцами.Климатические воздействия были наиболее сильными и стойкими после скоплений из двух или более крупных извержений.Авторы отмечают, что их выводы также разрешают давнюю дискуссию о причинах одного из самых серьезных климатических кризисов в новейшей истории человечества, начиная с 18-месячного «таинственного облака» или пылевой пелены, наблюдаемого в Средиземноморском регионе в начале марта. , 536, продукт крупного извержения в высоких широтах Северного полушария.
Первоначальное похолодание усилилось, когда всего четыре года спустя извергался второй вулкан, расположенный где-то в тропиках. После этого во всем Северном полушарии наблюдалось исключительно холодное лето.
Эта картина сохранялась почти пятнадцать лет с последующими неурожаями и голодом, что, вероятно, способствовало вспышке Юстиниановой чумы, которая распространилась по всей Восточной Римской империи с 541 по 543 год нашей эры и в конечном итоге уничтожила человеческое население по всей Евразии.«Эта новая реконструкция вулканического воздействия приведет к улучшенному моделированию климатических моделей за счет более точной количественной оценки чувствительности климатической системы к вулканическим воздействиям за последние 2500 лет», — отметил Джо МакКоннелл, доктор философии, профессор исследований DRI, который разработал система анализа непрерывного потока, используемая для анализа кернов льда.«В результате», — добавил МакКоннелл, «изменчивость климата, наблюдаемая в последнее время, может быть помещена в многотысячелетнюю перспективу, включая периоды времени, такие как римский теплый период, и времена значительных культурных изменений, такие как период Великой миграции шестой век в Европе ».
Это согласование записей ледяных кернов и других записей прошлых изменений окружающей среды поможет определить роль, которую крупные климатические возмущения могли сыграть в подъеме и падении цивилизаций на протяжении всей истории человечества.«Благодаря новым записям с высоким разрешением, полученным из ледяных кернов в Гренландии и Антарктиде, можно будет расширить эту реконструкцию вулканического воздействия, вероятно, вплоть до последнего ледникового периода», — сказал Сигл.
Это исследование в значительной степени финансировалось полярной программой Национального научного фонда США; за счет взносов дополнительных финансирующих агентств и учреждений из Бельгии, Канады, Китая, Дании, Франции, Германии, Исландии, Японии, Кореи, Нидерландов, Швеции, Швейцарии и Великобритании.