古代冰芯如何顯示歷史上的“黑天鵝”事件-甚至大流行

古代冰芯如何顯示歷史上的“黑天鵝”事件-甚至大流行

俄亥俄州立大學的Lonnie Thompson和Ellen Mosley-Thompson一直在研究來自世界各地的冰芯30多年。 他們收集, 存儲 並研究冰芯,以了解地球氣候的歷史並將其保存起來,以備將來科學家使用。

在這次採訪中,他們解釋了冰芯如何保存地球歷史上罕見但有影響的變化(通常被稱為“黑天鵝”事件)以及較小的環境變化的證據,以及為什麼有必要保存冰芯和它們所來自的冰川。

冰芯能告訴我們有關黑天鵝歷史事件的哪些信息?

冰芯如何幫助您理解過去?

冰芯是在冰川上鑽出的冰柱,是用途廣泛且詳細的地球氣候和環境記錄儀,涵蓋數百年至數千年的歷史。

它們存儲著大氣中發現的任何東西,例如大氣中的氣體,花粉,微生物,火山噴發的排放,沙漠和鹽沼,農業和牧場上的沙塵暴攜帶的灰塵和鹽分。 他們甚至可以記錄海洋浪花以及人類活動中的污染物,例如鉛,汞和 放射性核素 來自熱核炸彈測試。

冰還保存著同位素含量不斷變化的過去溫度的記錄,並根據每年形成的冰的厚度提供降雪的歷史記錄。

古代冰芯如何顯示歷史上的“黑天鵝”事件-甚至大流行
相對而言,較年輕和較淺的積雪被堆積成稱為firn(頂部:53米深)的粗粒狀晶體。 更深更深的雪被進一步壓實(中:1,836米)。 在岩心的底部(下部:3,050米),岩石,沙子和淤泥使冰變色。
(照片由美國國家冰芯實驗室提供)
美國國家冰芯實驗室

研究冰芯如何幫助了解歷史事件?

冰芯提供了過去氣候和環境變化的獨立歷史,通常可以與人類歷史的書面和考古記錄進行比較。 在早期文化興衰的低緯度地區尤其如此。 例如, 奎爾恰亞冰蓋 在秘魯南部,安第斯山脈提供了近2,000年逐年的熱帶氣候歷史,這已幫助人類學家研究溫度變化,年降水量和乾旱模式如何追踪古代安第斯文明的興衰。 例如,由Quelccaya岩心中的降水(降雪)和沙塵記錄所記錄的重大干旱可能是造成乾旱的原因。 蒂瓦納庫文明的滅亡 大約在1000年。

利用來自高海拔熱帶山區的冰芯來源的古氣候信息,已經觀察到了突然的全球性事件和“黑天鵝”或罕見但有影響的事件。 例如,所謂的“東印度乾旱在18世紀末期,秘魯安第斯山脈和喜馬拉雅山脈的冰芯中都注意到了這一現象。 這種干旱是造成部分原因的原因 印度有百萬人死亡。 這段時間裡,連續發生了幾次厄爾尼諾現象,並與季風降雨的失敗和南美洲熱帶部分地區降水的減少有關。 在埃及,爪哇,澳大利亞,墨西哥和加勒比海也記錄到嚴重干旱。 大 社會動盪包括四次內戰,發生在世界各地。

往回追溯,一些熱帶冰芯記錄包含以下證據: 全球重大干旱 大約4,200年前。 這發生在美索不達米亞的阿卡德帝國的迅速衰落,印度河谷的哈拉潘文明,埃及的所謂舊王國和華東的龍山文化時期。

當前的流行病將在冰上留下什麼樣的證據?

冰芯記錄顯示 在1300年代中期,大氣中的鉛減少了,這可能與採礦和冶煉活動的急劇減少有關。 這與在歐洲和亞洲被稱為“黑死病”的瘟疫相吻合。

人類工業活動的減少類似於當前COVID-19大流行期間正在發生的情況。 全世界的人們旅行減少了, 減少二氧化碳,二氧化氮和二氧化硫的排放 進入大氣。 未來的冰川學家可能會看到這些氣體及其在冰芯中的化學衍生物的減少。

隨著全球冰川因氣候變化而消退,它將如何影響我們研究過去的能力?

由於過去的這些獨特的檔案在我們不斷變暖的地球上融化了,存儲在冷凍機設施中的冰芯對於未來的研究變得極為重要。 世界上的冰正在以加速的速度融化,這種融冰已經導致熱帶地區較小且非常敏感的高山冰川(例如,乞力馬扎羅山上的某些冰川以及印度尼西亞巴布亞的幾乎所有冰川(新幾內亞)都在嚴重縮小或消失。 ),很快 所有的冰都可能消失.

3D回報在Puncak Jaya峰頂的冰川在印度尼西亞。 (古代冰芯如何顯示歷史上甚至大流行的黑天鵝事件)3D回報在Puncak Jaya峰頂的冰川在印度尼西亞。 Google Earth / Maxar Technologies, CC BY-NC

在您研究的地區退縮的冰川可能產生什麼影響?

隨著高山冰川的消失 並且由此產生的溪流和河流受到影響,附近社區以及下游社區(在較小程度上)面臨著最大的經濟和社會後果,包括對農業,水力發電,城市供水和旅遊業的破壞。 在安第斯山脈和喜馬拉雅山脈等許多地方,冰川對生活在陰影中的人們具有深遠的歷史,文化甚至精神意義。

例如,自1974年對秘魯南部Quelccaya冰蓋進行首次研究以來,我們一直與西部的當地社區的人們互動。 自1970年代中期以來,奎爾恰亞(Quelccaya)失去了近40%的面積。鏈接 在乾旱季節,當地的半游牧牧民社區菲納亞的許多草場為羊駝,美洲駝和羊群的牲畜提供食物,只有從冰蓋和其他冰川峰流出的水才能灌溉是其領土範圍的一部分。

奎爾恰亞(Quelccaya)也被認為是非常重要的阿普族(apu),即神聖的山脈,當地神靈和祖先。 我們在玻利維亞和印度尼西亞巴布亞(新幾內亞)遇到了類似的信念。

山冰川的融化也對當地社區構成了危害。 融化的冰在冰川邊緣形成新的湖泊,而水卻被天然大壩阻擋,而這些自然大壩經常會倒塌。 例如,我們已經映射了 奎爾恰亞的Qori Kalis度假勝地 自1978年以來一直是冰川的出口。1991年在該山谷開始形成湖泊,湖面逐漸擴大,覆蓋面積達84英畝,深達200英尺。 2006年XNUMX月,冰蓋上的雪崩掉進了湖中,導致該湖越過冰ora大壩,淹沒了沿出口水流放牧的羊駝。

這張ASTER圖片顯示了不丹-喜馬拉雅山退縮冰川留下的湖泊。 (古代冰芯如何顯示歷史上甚至大流行的黑天鵝事件)
這張ASTER圖片顯示了不丹-喜馬拉雅山退縮冰川留下的湖泊。
杰弗裡·卡格爾(Jeffrey Kargel)/ USGS / NASA

關於作者

傑出大學地球科學教授Lonnie Thompson, 美國俄亥俄州立大學 和艾倫·莫斯利·湯普森(Ellen Mosley-Thompson),著名的地理學大學教授(大氣科學),高級研究科學家, 美國俄亥俄州立大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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