Paleoklimatoloji

Paleoklimatoloji ya da Taşıl iklimbilimi, doğrudan ölçümlerin alınmadığı iklimlerin incelenmesidir. Araçsal kayıtlar Dünya tarihinin yalnızca küçük bir bölümünü kapsadığından, eski iklimin yeniden inşası, doğal çeşitliliği (varyasyonu ) ve mevcut iklimin evrimini anlamak için önemlidir. Paleoklimatoloji, kayalar, tortular, sondaj delikleri, buz tabakaları, ağaç halkaları, içinde korunmuş verileri elde etmek için Dünya ve yaşam bilimlerinden çeşitli PROXY yöntemlerini kullanır. Vekilleri tarihlendirme teknikleriyle birleştirilen bu paleoiklim kayıtları, Dünya atmosferinin geçmiş durumlarını belirlemek için kullanılır.
Paleoklimatolojinin bilimsel alanı 20. yüzyılda olgunlaştı. Paleoklimatologlar tarafından incelenen kayda değer dönemler, Dünya'nın geçirdiği sık buzullaşma, YOUNGER DRYAS (soğuk iklim koşulları ve kuraklığın jeolojik kısa dönemidir.) gibi hızlı soğuma olayları ve PaleosenEosen Termal Maksimum sırasındaki hızlı ısınma hızıdır. Çevrede ve biyoçeşitlilikte geçmişte meydana gelen değişikliklerle ilgili çalışmalar, genellikle mevcut duruma, özellikle de iklimin kitlesel yok oluşlar ve biyotik iyileşme ve mevcut küresel ısınma üzerindeki etkisi üzerine yansır.
GEÇMİŞ
Ana maddeler: İklim değişikliği biliminin tarihi ve Tarihsel klimatoloji
Değişen iklim kavramları, muhtemelen uzun süreli kuraklık ve sellerin yaşandığı eski Mısır, Mezopotamya, İndus Vadisi ve Çin'de gelişti. On yedinci yüzyılda Robert Hooke, Dorset'te bulunan dev kaplumbağa fosillerinin, Dünya'nın eksenindeki bir kayma ile açıklanabileceğini düşündüğü bir zamanlar daha sıcak olan bir iklimle açıklanabileceğini öne sürdü. O dönemde fosiller, genellikle İncil'deki bir selin sonucu olarak açıklandı. 19. yüzyılın başlarında amatör astronom Heinrich Schwabe tarafından başlatılan güneş lekelerinin sistematik gözlemleri, Güneş'in Dünya'nın iklimi üzerindeki etkisine ilişkin bir tartışma başlattı.
Paleoklimatolojinin bilimsel çalışma alanı, 19. yüzyılın başlarında, buzullar ve dünyanın geçmiş iklimindeki doğal değişikliklerle ilgili keşiflerin sera etkisini anlamaya yardımcı olduğu zaman daha da şekillenmeye başladı. Paleoklimatoloji ancak 20. yüzyılda birleşik bir bilimsel alan haline geldi. Daha önce, Dünya'nın iklim tarihinin farklı yönleri çeşitli disiplinler tarafından inceleniyordu. 20. yüzyılın sonunda, Dünya'nın eski iklimlerine ilişkin deneysel araştırmalar, karmaşıklığı artan bilgisayar modelleriyle birleştirilmeye başlandı. Bu dönemde de yeni bir hedef geliştirildi: mevcut iklim değişikliği hakkında bilgi sağlayabilecek eski analog iklimler bulmak.
ANTİK İKLİMLERİN YENİDEN İNŞASI
Ana madde: Proxy (iklim)
Paleoklimatologlar, eski iklimleri anlamak için çok çeşitli teknikler kullanmışlardır. Kullanılan teknikler, hangi değişkenin yeniden yapılandırılması gerektiğine (sıcaklık, yağış veya başka bir şey) ve ilgili iklimin ne kadar önce meydana geldiğine bağlıdır. Örneğin, izotopik verilerin çoğunun kaynağı olan derin deniz kaydı, yalnızca sonunda batan okyanus plakalarında bulunur: kalan en eski malzeme 200 milyon yaşındadır. Daha eski çökeltiler ayrıca diyajenez nedeniyle bozulmaya daha yatkındır. Verilerdeki çözünürlük ve güven zamanla azalmaktadır.
İKLİM İÇİN VEKİLLER
Buz
Dağ buzulları ve kutup buzulları / buz tabakaları, paleoklimatolojide pek çok veri sağlar. Grönland ve Antarktika'daki buzullardaki buz kazma projeleri, EPICA projesinde 800.000 yıldan fazla, birkaç yüz bin yıl öncesine ait veriler sağlamıştır.
- Düşen kar içinde hapsolmuş hava, kar buzulda daha sonraki yılların karının ağırlığı altında sıkışarak buza dönüştüğü için minik kabarcıklarla kaplanır. Hapsolmuş hava, buzun oluştuğu andan itibaren hava bileşiminin doğrudan ölçümü için son derece değerli bir kaynak olduğunu kanıtlamıştır.
- Buz birikimindeki mevsimsel duraklamalar nedeniyle katmanlaşma gözlemlenebilir ve çekirdeğin belirli derinliklerini zaman aralıklarıyla ilişkilendirerek kronoloji oluşturmak için kullanılabilir.
- Tabaka kalınlığındaki değişiklikler yağış veya sıcaklıktaki değişiklikleri belirlemek için kullanılabilir.
- Buz katmanlarındaki Oksijen-18 miktar değişiklikleri (-18O), ortalama okyanus yüzey sıcaklığındaki değişiklikleri temsil eder. Daha ağır O-18 içeren su molekülleri, normal Oksijen-16 izotopunu içeren su moleküllerinden daha yüksek bir sıcaklıkta buharlaşır. O-18'in O-16'ya oranı sıcaklık arttıkça daha yüksek olacaktır. Ayrıca, suyun tuzluluğu ve buz tabakalarında hapsolmuş su hacmi gibi diğer faktörlere de bağlıdır. Bu izotop oranlarında çeşitli döngüler tespit edilmiştir.
- Polen, buz çekirdeklerinde gözlendi ve hangi bitkilerin oluştuğunu anlamak için kullanılabilir. Polen bol miktarda üretilir ve dağılımı tipik olarak iyi anlaşılır. Belirli bir katman için bir polen sayısı, o katmanın kontrollü bir örneğinde türe (şekle) göre kategorize edilen toplam polen miktarı gözlemlenerek üretilebilir. Zaman içinde bitki sıklığındaki değişiklikler, çekirdekteki polen sayımlarının istatistiksel analizi yoluyla çizilebilir. Hangi bitkilerin mevcut olduğunu bilmek, yağış ve sıcaklık ile mevcut fauna türlerini anlamayı sağlar. Palinoloji, bu amaçlar için polen çalışmalarını içermektedir.
- Volkanik kül bazı katmanlarda bulunur ve katman oluşumunun zamanını belirlemek için kullanılabilir. Her volkanik olay, kendine özgü bir dizi özelliğe (parçacıkların şekli ve rengi, kimyasal imza) sahip kül dağıttı. Kül kaynağının oluşturulması, buz tabakasıyla ilişkilendirmek için bir zaman aralığı oluşturacaktır.
Çok uluslu bir konsorsiyum, Avrupa Antarktika Buz Çekme Projesi (EPICA), Doğu Antarktika buz tabakasında Dome C'de bir buz çekirdeği kazdı ve yaklaşık 800.000 yıl önce buz aldı. Uluslararası buz çekirdeği topluluğu, Buz Çekirdeği Bilimlerinde Uluslararası Ortaklıklar (IPICS) himayesi altında, Antarktika'dan mümkün olan en eski buz çekirdeği rekorunu elde etmek için öncelikli bir proje tanımladı; bu, 1,5 milyon yıl öncesine kadar uzanan bir buz çekirdeği rekorudur.
DENDROKLİMATOLOJİ
Ana madde: Dendroklimatoloji
İklim bilgisi, ağaç büyümesindeki değişikliklerin anlaşılmasıyla elde edilebilir. Genellikle ağaçlar, iklim değişkenlerindeki değişikliklere büyümeyi hızlandırarak veya yavaşlatarak yanıt verir; bu da genellikle büyüme halkalarında daha fazla veya daha az kalınlık ile yansıtılır. Ancak farklı türler, iklim değişkenlerindeki değişikliklere farklı şekillerde yanıt verir. Bir ağaç halkası kaydı, belirli bir bölgedeki birçok yaşayan ağaçtan bilgi toplanarak oluşturulur.
Çürümeden kaçan daha eski bozulmamış ahşap, halka derinliği değişikliklerini çağdaş örneklerle eşleştirerek rekorun kapsadığı süreyi uzatabilir. Bu yöntemi kullanarak, bazı bölgelerde birkaç bin yıl öncesine ait ağaç halkası kayıtları var. Çağdaş bir kayıtla bağlantısı olmayan eski ahşap, genellikle radyokarbon teknikleriyle tarihlendirilebilir. Bir ağaç halkası kaydı, belirli bir alana karşılık gelen yağış, sıcaklık, hidroloji ve yangınla ilgili bilgi üretmek için kullanılabilir.
TORTUL İÇERİK
Daha uzun bir zaman ölçeğinde, jeologlar veri için tortul kayıtlara başvurmaları gerekir.
- Bazen kaya oluşturmak üzere taşlanmış tortular, belirli iklim bölgelerinin özelliği olabilecek korunmuş bitki örtüsü, hayvan, plankton veya polen kalıntılarını içerebilir.
- Alkenonlar gibi biyobelirteç molekülleri, oluşum sıcaklıkları hakkında bilgi verilebilir.
- Foraminifera testlerinde kimyasal imzalar, özellikle kalsitin Mg / Ca oranı, geçmiş sıcaklığı yeniden yapılandırmak için kullanılabilir.
- İzotopik oranlar daha fazla bilgi sağlanabilir. Spesifik olarak, δ18O kaydı, sıcaklık ve buz hacmindeki değişikliklere yanıt verir ve δ13C kaydı, genellikle çözülmesi zor olan bir dizi faktörü yansıtmaktadır.
SEDİMANTER FASİYES
Daha uzun bir zaman ölçeğinde, kaya kayıtları deniz seviyesinde yükselme ve düşme belirtileri gösterebilir ve "fosilleşmiş" kum tepeleri gibi özellikler belirlenebilir. Bilim adamları, milyarlarca yıl öncesine dayanan tortul kayaları inceleyerek uzun vadeli iklimi kavrayabilirler. Dünya tarihinin ayrı dönemlere bölünmesi, büyük ölçüde, koşullardaki büyük değişiklikleri sınırlayan tortul kaya katmanlarındaki görünür değişikliklere dayanmaktadır. Genellikle, iklimde büyük değişimler içerirler.
SKLEROKRONOLOJİ
Mercanlar (ayrıca sklerokronolojiye de bakınız )
Mercan "halkaları", su sıcaklığı, tatlı su akışı, pH değişiklikleri ve dalga hareketi gibi farklı şeylere tepki vermeleri dışında ağaç halkalarına benzer. Oradan, son birkaç yüzyıldaki deniz yüzeyi sıcaklığını ve su tuzluluğunu elde etmek için belirli ekipmanlar kullanılabilir. Mercan kırmızısı alglerinin δ18O değeri, birçok geleneksel tekniğin sınırlı olduğu yüksek enlemlerde ve tropik bölgelerde deniz yüzeyi sıcaklığı ve deniz yüzeyi tuzluluğunun birleşik bir temsilini sağlamaktadır.
MANZARA DOĞAL GÖRÜNTÜ ARAZİ ŞEKİLLERİ
İklimsel jeomorfolojide bir yaklaşım, eski iklimleri ortaya çıkarmak için yer şekillerini yeniden incelemektir. Genellikle geçmiş iklimler hakkında endişe duymak, iklimsel jeomorfoloji bazen tarihsel jeolojinin bir teması olarak kabul edilir. İklimsel jeomorfoloji, jeomorfolojik kayıtlarda nadiren fark edilebildiğinden, yakın zamandaki (Kuaterner, Holosen) büyük iklim değişikliklerini incelemek için sınırlı bir kullanım alanına sahiptir.
Vekillerin zamanlaması
Jeokronoloji alanında, belirli vekillerin kaç yaşında olduğunu belirlemeye çalışan bilim adamları vardır. Ağaç halkaları ve mercanların yakın zamandaki vekil arşivleri için ayrı yıl halkaları sayılabilir ve kesin bir yıl belirlenebilir. Radyometrik tarihleme, vekillerdeki radyoaktif elementlerin özelliklerini kullanır. Daha eski materyalde, radyoaktif materyalin çoğu bozulmuş olacak ve farklı elementlerin oranı yeni vekillerden farklı olacaktır. Radyometrik tarihlemeye bir örnek, radyokarbon tarihlemesidir. Havada, kozmik ışınlar sürekli olarak nitrojeni belirli bir radyoaktif karbon izotopu olan 14C'ye dönüştürür. Bitkiler daha sonra bu karbonu büyümek için kullandıklarında, bu izotop artık yenilenmez ve çürümeye başlar. 'Normal' karbon ve Karbon-14 oranı, bitki materyalinin atmosferle ne kadar süredir temas halinde olmadığına dair bilgi verir.
DÜNYA TARİHİNDEKİ ÖNEMLİ İKLİM OLAYLARI