Исследователи под руководством геолога из Университета Брауна реконструировали температуры за последние 25000 лет на горе Кения, второй по высоте пике Африки после Килиманджаро. Работа показывает, что по мере того, как мир начал быстро нагреваться после последнего ледникового периода около 18000 лет назад, средние годовые температуры на высоких уровнях горы увеличивались намного быстрее, чем в прилегающих районах ближе к уровню моря. Исследование показало, что на высоте 10 000 футов средняя годовая температура повысилась на 5,5 градусов по Цельсию от ледникового периода до доиндустриального периода, по сравнению с потеплением всего на 2 градуса на уровне моря за тот же период.«Когда мы запускаем современные климатические модели назад во времени к этому периоду, они недооценивают изменения температуры на больших высотах», — сказал Джеймс Рассел, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах и научный сотрудник. в Институте Брауна по окружающей среде и обществу. «Это означает, что модели могут также недооценивать потепление на больших высотах в будущем».
Исследование, которое Рассел провел вместе со своей бывшей аспиранткой Шеннон Лумис, опубликовано в журнале Science Advances.Разница температурВопросы ученых о том, как глобальное потепление влияет на высокогорные тропики, возникли около 30 лет назад. В 1985 году влиятельное исследование коричневого геолога Уоррена Прелла показало, что от последнего ледникового периода до доиндустриального периода температура поверхности моря в тропиках повысилась всего на один или два градуса.
Между тем, температурные рекорды, полученные на высокогорных тропических ледниках, предполагали гораздо более резкое потепление на большой высоте.«Сообщество моделирования климата считало, что с одним из этих температурных рекордов что-то не так, — сказал Рассел, — потому что модели просто не могут воспроизвести такую большую разницу в потеплении между высокими и низкими высотами».
Последующая работа в значительной степени подтвердила оценки температуры поверхности моря, но вопросы по поводу данных о высотах остались. Это новое исследование было направлено на создание новых, более надежных данных о высотах.За последнее десятилетие соавтор Рассела Яап Дамсте из Утрехтского университета и его коллеги разработали новый метод отслеживания температуры во времени, изучая останки древних микробов. В частности, они изучают органические соединения, называемые GDGT, которые образуются в стенках микробных клеток.
Химический состав ГДГТ чувствителен к температуре. Чтобы поддерживать GDGT и клеточные стенки в стабильном и проницаемом состоянии, микробы изменяют химический состав GDGT в ответ на изменения температуры. Рассел и его команда смогли точно откалибровать состав GDGT, обнаруженного в озерных отложениях, с температурой воздуха во времени.
«Мы думали, что можем использовать этот новый температурный прокси для создания рекорда температуры на высотах со времени последнего ледникового периода, который либо подтверждает, либо опровергает рекорд, полученный из ледников», — сказал Рассел.Для исследования Рассел и его коллеги изучили керны отложений, взятые со дна озера Рутунду, вулканического озера на горе Кения на высоте около 10 000 футов. Ядра сохраняют следы химии GDGT, восходящие к ледниковому периоду более 25000 человек. Данные свидетельствуют о том, что среднегодовая температура на озере Рутунду повысилась примерно на 5,5 градусов по Цельсию с момента последнего ледникового периода — цифра, соответствующая предыдущим прогнозным значениям температуры на высоких высотах.
Между тем, данные о температуре из двух озер, расположенных ближе к уровню моря — озера Танганьика и озера Малави — предполагают гораздо более скромные изменения температуры, примерно на 3,3 градуса и 2 градуса соответственно.По словам Рассела, климатические модели могут воспроизводить изменения температуры на малых высотах, но они недооценивают изменение на большой высоте на 40 процентов.
Это говорит о том, что что-то не так в том, как модели имитируют изменения атмосферного градиента — скорости, с которой температура воздуха изменяется с высотой.«Все климатические модели рассчитывают погрешность — это неотъемлемая часть результата модели», — сказал Рассел. «Эта работа показывает, что есть проблема в том, как модели делают эти вычисления».Последствия для будущего изменения климата
По словам Рассела, трудно точно диагностировать, в чем заключается эта проблема, но, вероятно, это как-то связано с тем, как модели учитывают содержание водяного пара в атмосфере. Содержание водяного пара является самым сильным контролирующим фактором при регулировании градиента (влажный воздух охлаждается медленнее с высотой).«Мы утверждаем, что, вероятно, проблема в концентрациях водяного пара и, следовательно, в обратной связи», — сказал Рассел.Каким бы ни был источник проблемы, последствия для тропических гор могут быть значительными.
В моделях не учитывается почти половина изменений температуры на больших высотах в прошлом, и они также могут недооценивать будущие изменения.«Это очень хрупкие экосистемы, которые содержат необычайное биоразнообразие и уникальную окружающую среду, такую как тропические ледники», — сказал Рассел. «Наши результаты показывают, что будущее потепление в этих средах может быть более резким, чем мы прогнозируем».