Analysera spår av lövvax från landväxter som under årtusenden ackumulerats i djuphavssediment, ett team av forskare under ledning av University of Arizona rekonstruerade historien om monsunaktivitet i norra Mexiko. Deras resultat, publicerad online den 3 september i tidningen Naturgeovetenskap , hjälpa till att lösa en långvarig debatt om huruvida monsunaktiviteten stängdes helt under påverkan av kylning som orsakades av isskikten som täckte stora delar av Nordamerika, eller bara undertrycktes.

Under det sista glacialmaximumet, cirka 20, För 000 år sedan, när mammutar och andra förhistoriska djur vandrade runt i det som nu är norra Mexiko och sydvästra USA, sommarregn bidrog med 35 procent av den årliga nederbörden, jämfört med cirka 70 procent idag, enligt den nya studien.

Genom att avleda fukt från tropikerna, sommarmonsunen ger befrielse från månadslång intensiv sommarvärme och torka till de torra länderna i amerikanska sydväst och nordvästra Mexiko. Om regionen bara var beroende av vinterregn, Sonoranöknen skulle inte vara känd som en av världens mest biologiska mångfaldöknar.

"Monsunen är ett sådant ikoniskt inslag i öken sydväst, men vi vet väldigt lite om hur det har förändrats under tusentals och miljoner år, "säger Tripti Bhattacharya, studiens första författare. "Vår upptäckt att den sydvästra monsunen undertrycktes, men inte helt försvunnit under glaciala förhållanden, pekar på den dramatiska variationen i den atmosfäriska cirkulationen vid den tiden, men föreslår att det har varit ett beständigt inslag i vårt regionala klimat. "

Tidigare studier hade gett otvetydiga resultat, delvis eftersom de poster som använts för att utläsa bevis på tidigare monsunregn har en tendens att vara mer som ögonblicksbilder i tid snarare än att ge mer kontinuerliga klimatrekord. Till exempel, forskare har fått värdefulla glimtar av för länge sedan försvunna växtsamhällen baserat på växtdelar som finns bevarade i packratbon som kallas middens, eller genom att analysera de kemiska signaturer de lämnade efter sig i jord. Dessa studier föreslog ihållande monsunaktivitet under den senaste istiden, medan andra studier baserade på klimatmodellering indikerade att det var tillfälligt frånvarande.

Genom att tillämpa en smart metod som aldrig tidigare använts för att studera monsunens historia, Bhattacharya och hennes medförfattare upptäckte motsvarigheten till en glömd, oöppnad bok av tidigare klimatrekord, i motsats till tidigare studerade klimatarkiv, som i jämförelse mer liknar singel, spridda sidor.

Bildar ett stort naturvalv nästan 1, 000 meter under havsytan, havsbotten i syrefattiga zoner i Kaliforniska viken innehåller organiskt material som blåsts ut i vattnet i många tusen år, inklusive skräp från markväxter som växer i regionen. Eftersom avlagringarna förblir i stort sett ostörda från åtsugare eller mikrobiell aktivitet, Tierney och hennes team kunde isolera lövvaxföreningar från havsbotten lera.

Medförfattare Jessica Tierney, docent vid UA:s institution för geovetenskap och Bhattacharyas tidigare postdoktorella rådgivare, har varit banbrytande i analysen av de vaxartade beläggningarna av växtblad för att rekonstruera nederbörd eller torra stavar tidigare baserat på deras kemiska fingeravtryck, specifikt olika förhållanden mellan väteatomer. Vattnet i monsunregn, enligt Tierney, innehåller en större andel av en väteisotop som kallas deuterium, eller "tungt vatten, "som har att göra med sitt ursprung i tropikerna. Vinterregn, å andra sidan, bär en annan signatur eftersom de innehåller vatten med ett mindre förhållande deuterium kontra "vanligt" väte.

"Växter tar upp det vatten de får, och eftersom de två årstiderna har olika förhållanden mellan väteisotoper, vi kan relatera isotopförhållandena i de konserverade bladvaxerna till mängden monsunregn över Gulf of California -regionen, "Förklarar Tierney.

Att sammanföra tidigare mönster av monsunen i sydväst kan hjälpa forskare att bättre förutsäga framtida scenarier under påverkan av ett klimat som går mot en varmare värld, inte en annan istid, säger forskarna.

"Det förflutna är inte en perfekt analog, men det fungerar som ett naturligt experiment som hjälper oss att testa hur väl vi förstår variationen i det regionala klimatet, "säger Bhattacharya, som nyligen accepterade en tjänst som biträdande professor i geovetenskap vid Syracuse University. "Om vi ​​förstår hur regionala klimat reagerade tidigare, det ger oss ett mycket bättre skott på att förutsäga hur de kommer att reagera på klimatförändringar i framtiden. "

Ett sätt forskare kan dra nytta av tidigare klimatrekord är genom att tillämpa klimatmodeller på dem, med hjälp av skivorna för att "grund-sanning" modellerna.

"Problemet är att just nu, våra bästa klimatmodeller håller inte med om hur monsunen kommer att förändras som svar på global uppvärmning, "Säger Tierney." Vissa föreslår att sommarens nederbörd kommer att bli starkare, andra säger att det blir svagare. Genom att bättre förstå fenomenets mekanik, våra resultat kan hjälpa oss att ta reda på varför modellerna inte håller med och ge begränsningar som kan översättas till framtiden. "

För att testa hypotesen om kallare tider i allmänhet försvagar monsunen och varmare perioder stärker den, Tierneys grupp planerar att undersöka hur monsunen reagerade på varmare perioder tidigare. Framtida forskning kommer att fokusera på den senaste interglaciala perioden cirka 120, För 000 år sedan, och en period präglad av växthusgaser som liknar dem i dagens atmosfär:Pliocene -epoken, som varade från 5,3-2,5 miljoner år sedan.

Att ha bättre register över den sydvästra monsunen hjälper också forskare att bättre förstå hur den jämför sig med monsuner i andra delar av världen som är bättre studerade.

"Vi vet nu att vår monsun verkar vara mycket mer känslig för atmosfärens stora konfiguration, Andra monsunsystem är närmare knutna till lokala havsförhållanden, "Säger Bhattacharya.

Studien, "Ismodulering av deglacial nordamerikansk monsunintensiv, "är medförfattare av Jason Addison vid U.S. Geological Survey i Menlo Park, Kalifornien, och James Murray vid School of Oceanography vid University of Washington. Stöd för denna forskning kommer från David och Lucile Packard Foundation Fellowship in Science and Engineering till Tierney och NSF beviljar OCE-1651034 till Tierney. Addison stöds av USGS Climate Research and Development Program.