Как изучение прошлого по годичным кольцам деревьев помогает понять будущие изменения климата

Принцип "униформизма", сформулированный геологами Джеймсом Гаттоном и Чарльзом Лайелем, гласит, что прошлые процессы, формировавшие Землю (например, эрозия или изменение климата), остаются схожими. Это позволяет анализировать их для понимания последствий будущих процессов, таких как влияние изменения климата на планету. Этот принцип лежит в основе палеоклиматологии — науки об изучении климатов прошлого.

Например, геологическая летопись свидетельствует, что миллионы лет назад в Антарктиде росли пальмы, когда концентрация CO₂ в атмосфере достигала 1000 ppm. Изучение таких периодов с естественным высоким уровнем CO₂ помогает понять, какой может стать жизнь на Земле, если попытки достичь нулевых выбросов потерпят неудачу. Для взгляда в прошлое ключевыми инструментами являются прокси-архивы климата: ледяные керны, донные отложения озер, кораллы, сталагмиты, торф и стволы деревьев.

Кольца

Наиболее полезным прокси для исследования климата недавнего прошлого являются годичные кольца деревьев — основа дендроклиматологии. В умеренном климате, например в Великобритании, кольцо формируется из-за остановки роста зимой, в других климатических зонах — из-за сухого сезона. Ширина колец, плотность древесины и изменения в её химическом составе фиксируют погодные условия года формирования кольца, создавая календарно привязанную запись.

Рекорды

Повсеместное распространение деревьев и доступность старых образцов древесины в постройках, церквях и лодках делают древесные кольца мощным источником данных. Комбинируя живые деревья, мёртвую древесину и археологические образцы, учёные создают хронологии, уходящие на тысячи лет назад. Одно из ключевых открытий глобальных исследований — за последние 2000 лет не было периода до промышленной революции, когда вся планета нагревалась (или охлаждалась) одновременно. Это уникальная черта антропогенного изменения климата в индустриальную эпоху: потепление наблюдается почти повсеместно.

Изучение периодов естественных климатических аномалий, таких как Средневековый климатический оптимум, показывает, что аномалии по-разному влияют на разные регионы. В то время как в Европе было аномально тепло, в восточной тропической части Тихого океана стало холоднее.

Дождь

Годичные кольца также помогают понять прошлые модели влажных и засушливых фаз. В регионах, где рост деревьев чувствителен к количеству осадков (Европа, зона азиатского муссона, Северная Америка, Мексика), данные тысяч колец использовались для создания "атласов" прошлых изменений в количестве осадков. Эти реконструкции ясно показывают связь между развитием обществ и стабильностью климата.

В засушливых районах северной Мексики и западной части США археологическая древесина предоставляет запись интенсивности засух за 1200 лет, выявляя фазы "мегазасух". Существует тесная корреляция между узкими кольцами в эти периоды и историческими записями о коллапсе местных сообществ коренных американцев во время засух, длившихся десятилетиями.

Для населения Великобритании исторически более губительными были влажные летние сезоны, ведущие к неурожаю. Климатическая информация, содержащаяся в древних британских дубах, показывает периоды последовательных влажных и прохладных лет. Одно такое событие около 1310 года, известное как "Дантовская аномалия", привело к потере одной шестой части населения Европы из-за неурожаев и голода.

Истории о климате прошлого, хранящиеся в стволах деревьев, дают яркое представление о том, насколько тесно переплетены социальная и климатическая стабильность, и заставляют задуматься о будущем, которое мы создаём.