Weijian Zhou (vänster) från Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences i Xi'an och Warren Beck (höger) vid University of Arizona i ett tvärsnitt av en kulle nära Xi'an, Kina. Lagren av lössjord som visas på bilden representerar tusentals år av jordavlagring. Kredit:2009 Xian Feng, Institutet för jordmiljö, kinesiska vetenskapsakademin
Forntida nederbördsrekord som sträcker sig 550, 000 år in i det förflutna kan försämra forskarnas förståelse av vad som styr den asiatiska sommarmonsunen och andra aspekter av jordens långsiktiga klimat, rapporterar ett internationellt team av forskare som leds av University of Arizona i numret av tidskriften den 25 maj Vetenskap .
Standardförklaringen av jordens regelbundna skift från istider till varma perioder utvecklades av Milutin Milankovitch på 1920-talet. Han föreslog att svängningarna i planetens omloppsbana under tiotusentals år styr klimatet genom att variera mängden värme från solen som faller över polcirkeln på sommaren.
"Det är här vi vänder Milankovitch på huvudet, "sa författaren J. Warren Beck, en UA-forskare inom fysik och geovetenskap. "Vi föreslår att genom monsunerna, klimat på låg latitud kan ha lika stor effekt på klimat på hög latitud som tvärtom."
Under norra sommaren, subtropikerna och tropikerna norr om ekvatorn varma och tropikerna och subtropikerna söder om ekvatorn svala.
Moderna observationer visar skillnaden i värme som driver atmosfäriska förändringar som driver monsunens intensitet. Beck sa att monsunen kan påverka vind och havsströmmar så långt bort som till Nordatlanten och Ishavet.
Den asiatiska monsunperioden är det största årliga nederbördssystemet på jorden och ger regn till ungefär hälften av världens befolkning. Monsunsäsongen inträffar ungefär april till september.
Denna kulle av jord nära Xi'an, Kina representerar tiotusentals år av nedfall av en jord som kallas löss. Forskarna samlar in prover för att använda för att rekonstruera ett register över regionens klimat som sträcker sig 550, 000 år in i det förflutna. Upphovsman:© 2010 J. Warren Beck
Beck och hans kollegor fann att förändringarna i intensiteten av den asiatiska sommarmonsunen under tiotusentals år motsvarade polarisarnas vaxning och avtagande.
Forskarna föreslår att de långsiktiga förändringarna i monsunen drev globala förändringar i vind- och havsströmmar på sätt som påverkade om polarisarna växte eller krympte.
Beck sa att denna nya förklaring av jordens tidigare klimatcykler kommer att hjälpa klimatmodeller att ta reda på mer om världens nuvarande och framtida klimat.
Den nya förklaringen av vad som driver jordens klimatsystem härrör från en decenniumslång ansträngning av Beck och hans kollegor för att utveckla ett nytt rekord av nederbörd i Asien som sträcker sig långt tillbaka i det förflutna.
Forskare har försökt utveckla en kvantitativ proxy för forntida nederbörd i mer än 30 år, han sa.
Genom att analysera tusentals år av damm från norra centrala Kina för ett grundämne som kallas beryllium-10, Beck och hans kollegor utvecklade den första kvantitativa registreringen av regionens monsunregn under de senaste 550, 000 år.
Jord som kallas löss har ackumulerats under tiotusentals år nära Xi'an, Kina. Lössavlagringarnas skiktade karaktär gör det möjligt för forskare att använda elementen i lössmassan för att rekonstruera ett register över regionens klimat som sträcker sig 550, 000 år in i det förflutna. Kredit:© 2010 J. Warren Beck
Teamet studerade fyndigheterna av fin jord som kallas löss som blåser år efter år från centralasiatiska öknar till norra centrala Kina. De lagerkakliknande insättningarna, hundratals fot tjocka, är ett naturligt arkiv som sträcker sig tillbaka miljoner år.
Forskarna skar stegvis in i sidan av en lösskulle för att avslöja ett 55-meters spann av löss som representerar 550, 000 år. Forskarna samlade ett lössprov var femte centimeter. Fem centimeter representerar cirka 500 år.
Forskare kan använda mängden beryllium-10 i marken som en proxy för nederbörd, för när det regnar sköljs elementet ut ur atmosfären på dammpartiklar. Eftersom mer regn betyder att mer beryllium-10 avsätts på jorden, mängden beryllium-10 avsatt vid en viss tidpunkt återspeglar intensiteten av nederbörden.
För att sammanställa områdets gamla nederbördshistoria, Teammedlemmar analyserade proverna för beryllium-10 vid UA Accelerator Mass Spectrometry Laboratory och för magnetisk känslighet vid Chinese Academy of Sciences Institute of Earth Environment i Xi'an.
Andra utredare använde det naturliga arkivet av syreisotoper i stalagmiter från flera kinesiska grottor för att rekonstruera regionens tidigare klimat. Dessa register överensstämmer endast delvis med de nederbördsbaserade uppgifterna om forntida klimat som utvecklats av Beck och hans kollegor.
Beck och hans kollegor föreslår att deras nya förklaring av krafterna som driver jordens långsiktiga klimatcykler förenar klimatrekordet från kinesiska stalagmiter och moderna observationer av monsunen med det nya gamla nederbördsrekordet från kinesisk löss.
