从植物化石看美国东北部过去和未来的气候

从植物化石看美国东北部过去和未来的气候Credit: CC0 Public Domain
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by University of Connecticut）：古代气候可以帮助我们了解过去，也可以帮助我们了解未来。物化2300万年前，美国在一个被称为中新世的东北时期，康涅狄格州比今天气温高5到6度，部过大致位于长岛现在的去和气候位置。到中新世末期，从植大约500万年前，物化地球逐渐变冷，美国南极洲被冰川覆盖，东北也有一些北极冰。部过
这种变冷的去和气候情况与今天变化的气候方向相反。康涅狄格大学地球科学系助理教授Tammo Reichgelt指出，从植一个不同之处是物化，在过去，美国这些变化是逐渐发生的，间隔超过1800万年，而不是像目前全球变暖的速度那样只持续几百年。中新世可能仍然让我们洞察到在一个更温暖的未来，我们将面临什么。
Reichgelt领导着一个研究小组，其中包括地球科学系助理教授Ran Feng，Fort Hays州立大学的Aly鲍姆加特纳和美国地质调查局的Debra A. Willard，他们正在努力了解美国东部这一古代时期的气候细节，不幸的是，这是古气候图上的一个空白点，Reichgelt说。这些缺口是由于东部化石丰富的地区较少，可能是由于冰川侵蚀和缺乏可以沉积物质的沉积盆地的综合作用。他们在《全球和行星变化》上发表了他们的最新发现。
面对该地区化石稀少的挑战，Reichgelt和他的合著者从东海岸的遗址，从植物大型化石(包括叶子、果实和花朵的遗骸)以及微型化石(如花粉和孢子)中收集了尽可能多的化石信息。
“沿着东海岸，从路易斯安那州到佛蒙特州，我们有分散的不同化石地点，但没有连续的，”Reichgelt说。“它立即创造了一幅已经错综复杂的画面，但这并不一定意味着没有什么有趣的事情发生，只是让它更难解读。”
植物的特征反映了它生长的气候；因此，植物是解读气候条件的有力代理。作为一名古植物学家，Reichgelt利用这些来自植物化石的线索来重建古代气候的细节。
有了化石数据，研究人员通过观察每个地点发现的化石最近的现存亲戚的现代植物分布，拼凑出了古气候。这些信息使研究人员能够创造出植物在今天的条件下可以生长的最佳重叠范围。
在其中一些地方，有热带成分，如马萨诸塞州的人心果科花粉。对于那些地方的植物来说，今天太冷了，这表明天气相当暖和。我们对它进行了量化，并创建了一个最适合的气候包络，它给我们提供了大约2度的不确定性范围。”
Reichgelt解释说，数据揭示的情况是相当出乎意料的。他们将数据分为两个不同的时间间隔，较温暖的早中新世至中中新世，以及寒冷且越来越接近当前气候条件的晚中新世。
Reichgelt说，有趣的是，在更早的时间间隔内，佛蒙特州和佛罗里达州的化石植物群之间的温差很小。在中新世早期全球变暖的气候中，东海岸似乎有着大体上同质的气候，东北部的气候更温暖、更潮湿，与今天东南部的气候似乎没有什么不同。
Reichgelt说，这些数据还表明，整个地区的降雨季节性差异明显，比我们现在看到的更明显。
冯模拟了中新世的气候条件，研究小组将该模型与古植物学重建进行了比较。重建的气候数据在降雨量方面与模型一致，然而，模拟的温度比化石数据显示的要高。
“问题来了，会不会有什么东西影响了植物的重建？或者有什么东西影响了模型重建？长话短说，热量传输系统，如东海岸的洋流或风暴系统，可以将水和热量从低纬度地区传输到高纬度地区，比今天更有效。因为我们只有来自陆地的证据，这是非常投机的，”Reichgelt说。
建模是一个迭代过程，模型和代理数据之间有时会出现不匹配，但冯和Reichgelt是社区工作的一部分，旨在调查模型在模拟中新世气候方面的技能以及模型和地质数据之间差异的原因。Reichgelt说，这里的信息肯定会被用于验证和改进模型。
Reichgelt将这些发现与现代气候变化情景进行了比较，现代气候变化情景预测随着我们进入21世纪，降雨的季节性会增加，预计东北部的干旱风险会增加，年降水量会增加，极端降水事件也会增加，这与论文中的结果一致。
Reichgelt说，随着气候继续变化，古气候重建数据表明，我们可以开始看到东部沿海地区的气候均匀化，那里的季节性温度看起来很像你在东南部看到的情况，例如，北部的冬天更温暖，像东南部的冬天。
冯说，我们目前在东北经历的暖冬是中新世早中期的典型特征，未来可能会变得更加频繁。
Reichgelt补充了另一个有趣的发现，与他们分析的植被类型有关，在这样一个同质的气候中，这些植被一点也不同质。
“植被非常复杂。我们知道它一直都是森林，就像今天一样，但是有各种不同的森林类型。这很重要的原因是，在中新世期间，在大陆的西部和中部，有一个从森林到草原的巨大转变，而在东部似乎没有发生。”
Reichgelt希望在未来的研究中探究为什么会出现这种情况。
至于我们应该从这项研究中收集什么，Reichgelt说，在中新世和对美国东部气候变化的观察和模拟预测之间发现如此多的重叠令人惊讶。
“从降水量的增加、气候变化效应的向北放大以及季节性降雨的变化来看，中新世的温暖世界似乎是未来非常好的类比。”