Открытие имеет прямое значение для «проблемы расхождения» колец деревьев, явления, которое привлекло значительное внимание средств массовой информации, но было широко неверно истолковано, сказал Стайн, доцент кафедры Земли. науки о климате.Годовые кольца состоят из кольца низкой плотности, которое формируется в начале вегетационного периода, и кольца высокой плотности, которое образуется в конце вегетационного периода. В более холодных частях света плотные кольца поздней древесины имеют тенденцию быть более плотными в теплые годы. Температурные записи, полученные на основе арктических годичных колец, хорошо отслеживали температуру вплоть до 1960-х годов, но последующая плотность арктических годичных колец не успевала за повышением температуры, и это несоответствие называется проблемой дивергенции.
Климатологи знали о проблеме расхождения в течение некоторого времени, и она упоминалась в электронных письмах Отдела климатических исследований Университета Восточной Англии, где она оказалась в центре внимания во время спора о климате в 2009 году.Расхождение не является проблемой для понимания современного изменения климата в Арктике, пояснил Стайн, «потому что у нас есть термометры, и эти термометры говорят нам, что идет потепление.
Но это проблема, потому что, если мы хотим использовать эти годичные кольца в качестве показателя температуры прошлого, нам нужно убедиться, что мы понимаем, что происходит сейчас ».Стайн рассматривает новые результаты как «светлую сторону» проблемы расхождения, которая, как он надеется, приведет к более информированному обсуждению изменения климата. «Мы могли бы узнать больше о прошлых изменениях интенсивности света на поверхности Земли, и мы сможем углубить наше понимание как деревьев, так и климата».
Вместе со своим коллегой Питером Хайберсом из Гарвардского университета Стайн пытался понять, почему плотность годичных колец в Арктике снижается. Одно из возможных объяснений, по мнению обоих, могло заключаться в изменении интенсивности света, которое повлияло на способность деревьев расти.
Начиная с 1960-х годов количество солнечного света, достигающего поверхности Земли, уменьшилось. Ученые спорят о причине этого «глобального затемнения», причем многие ученые связывают его с выбросами загрязняющих частиц в атмосферу в результате деятельности человека, которые отклоняют приходящий солнечный свет.
Исследователи проверили, может ли глобальное затемнение быть причиной снижения плотности годичных колец в Арктике. Эта идея предлагалась в прошлом, но ученые не смогли проверить эту гипотезу. «Очень сложно отличить запись, которая контролируется температурой, от записи, которая контролируется светом, потому что свет и температура, как правило, изменяются вместе. Более солнечные дни обычно теплее», — добавил Стайн.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи воспользовались тем фактом, что существуют региональные различия в облачном покрове и доступности света по всей Арктике, что позволило им сравнить деревья, которые росли в самых ярких и самых темных областях, но в сопоставимых диапазонах температур. Они обнаружили, что расхождение было наибольшим в самых темных частях Арктики, где изменения в освещении должны иметь наибольший эффект.
Исследователи использовали изменения в плотности годичных колец после извержений вулканов, чтобы подтвердить свои выводы. Крупные вулканические события, такие как извержение горы Пинатубо в 1991 году на Филиппинах, также выбросили в атмосферу тонны светорассеивающих частиц диоксида серы, уменьшив количество солнечного света, достигающего поверхности.Их анализ для семи различных видов деревьев показывает, что различия в интенсивности света, вызванные извержениями вулканов и глобальным затемнением, влияют на плотность годичных колец, и это влияние наиболее ощутимо в самых темных арктических регионах. В самых ярких областях проблема расхождения практически исчезает, и вместо этого плотность годичных колец наиболее тесно связана с температурой.
Стайн сказал, что результаты могут иметь значение для предложений по геоинженерии, которые будут закачивать больше аэрозольных частиц в атмосферу как способ блокировать солнечный свет и потенциально охлаждать нагревающуюся планету. Исследование годичных колец предполагает, что при таком плане арктические деревья могут не расти так много — и, следовательно, не впитывать столько углерода, загрязняющего атмосферу.