Flyttblock, Colo., USA:Överlevnad av sjöar som länge är utdöda pricker landskapet i den amerikanska öknen västerut. Dessa fossiliserade landformer ger ledtrådar om hur dynamiskt klimatet har varit under de senaste miljoner åren.

Identifiering av antika sjöstrandlinjer började med tidiga upptäcktsresande av kontinenten. De första detaljerade studierna utfördes av banbrytande amerikanska geologer som G.K. Gilbert och I.C. Russell i slutet av 1800-talet, som studerade Lake Bonneville, nu återstoden av Great Salt Lake i Utah, och Lake Lahonton, ligger i nordvästra Nevada.

Genom denna långa historia av att studera fossila strandlinjer och sjösediment, vi vet att dessa sjöar funnits under två perioder med distinkta miljöförhållanden under det geologiskt nära förflutna. Den första var under istidens maxima, som den senaste istiden, 14 till 30 tusen år sedan, när den globala temperaturen var 4 till 6 grader kallare och de kontinentala istäcken expanderade till det kontinentala USA.

Den andra tidsperioden var för cirka tre miljoner år sedan under mitten av Pliocene-epoken – ett globalt klimat som kännetecknas av varmare temperaturer och atmosfäriska CO2-nivåer som ungefär motsvarar dagens värden, vilket har fått många forskare att se Pliocen som en potentiell analog för framtida klimatförändringar.

Dessa observationer leder till en viktig fråga, säger studiens huvudförfattare, Daniel Ibarra, "Varför finns det sjösystem under både kallare och varmare klimat, men inte idag?" Av särskilt intresse, han säger, är förekomsten av sjöar under varmare förhållanden, som, under en "våt blir blötare, torrt blir torrare" paradigm, går emot prognoser om framtida uppvärmning.

För att svara på denna fråga, Ibarra och kollegor tittade på de konkurrerande influenserna av temperatur och nederbörd, och hur de kombineras för att möjliggöra förekomsten av sjöar under dessa dubbla klimattillstånd.

Författarna sammanställde bevis för, och skapade modeller av, sjöar under både kallare och varmare än moderna perioder av pliocen-pleistocen (de senaste 5 miljoner åren). Under kallare isperioder, de fann att ökad nederbörd och minskad avdunstning kombinerades för att bilda stora sjöar som ockuperade de inåtdränerande bassängerna i västra USA, särskilt i norra Nevada och Utah.

Ökad nederbörd drev också bildandet av sjöar, särskilt i södra Nevada och södra Kalifornien under den varmare mitten av Pliocene, överträffa högre temperaturer och avdunstningshastigheter under den tiden. Denna ökning av nederbörd under mitten av Pliocen och dominerande sydvästlig utbredning av sjöavlagringar liknar nederbördsmönstret under moderna El Niño-år, bekräftar tidigare hypoteser för genomsnittliga "El Niño-liknande" förhållanden under mitten av Pliocen.

Teamets tvärvetenskapliga tillvägagångssätt förklarar förhållandena som driver sjösystem i regioner på mittbredd idag och över det geologiska förflutna. Ytterligare, konstaterar Ibarra, "Detta arbete illustrerar vikten av att förstå hur El Niño södra oscillationen driver nederbördsmönster i torra regioner, vilket är viktigt för framtida planering av vattenresurser för västra USA."