Genom att studera årsringarna av svarta tallar ( Pinus nigra ) som dessa, forskare räknat ut att tropikernas norra gräns rörde sig fram och tillbaka under de senaste 800 åren. Människorna på toppen av åsen är dendrokronologer från Istanbuls universitet i Turkiet. Kredit:Ünal Akkemik
För första gången, Forskare har spårat de nord-sydliga förskjutningarna i den nordligaste kanten av tropikerna tillbaka 800 år, rapporterar ett internationellt team som leds av University of Arizona.
Förflyttningen av den tropiska gränsen påverkar placeringen av norra halvklotets öknar inklusive Sonoran, Mohave och Saharan. Dessa öknar ligger strax norr om det tropiska bältet, som inkluderar subtropikerna.
Före nu, forskare hade information om platsen för det tropiska bältet från omkring 1930, när tillförlitlig instrumentell journalföring började.
På en standardkarta, det tropiska bältet spänner över ungefär 30 grader nordlig latitud till 30 grader sydlig latitud.
Dock, den nya forskningen visar att från år 1203 till år 2003, den norra kanten av tropikerna fluktuerade upp till 4 grader norr och söder om den norra 30:e breddgraden.
"Förflyttning av tropikernas gräns är förknippad med förändringar i nederbördsregimer, " sa Raquel Alfaro Sánchez, som ledde forskargruppen medan han var postdoktor vid UA Laboratory of Tree-Ring Research.
Från 1568 till 1634, tropikerna expanderade mot norr, laget hittade. Den tidsperioden sammanfaller med svår torka och andra störningar av mänskliga samhällen, inklusive kollapsen av det osmanska riket i Turkiet, slutet av Mingdynastin i Kina och nära övergivandet av Jamestown Colony i Virginia, sa Alfaro Sánchez, för närvarande postdoktor vid Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals i Barcelona, Spanien
Medförfattaren Valerie Trouet sa, "Våra resultat tyder på att klimatförändringarna var en av de bidragande faktorerna till dessa samhällsstörningar."
För att spåra den norra gränsen för jordens tropiska bälte från 1203 till 2003, teamet använde årsringarna av träd från fem olika platser över hela norra halvklotet. Forskare kan räkna ut årliga nederbördsår i det förflutna eftersom varje årlig tillväxtring av ett träd speglar klimatet det året.
Att ha en 800-årig historia gjorde det också möjligt för forskarna att koppla samman sällsynta händelser som enorma vulkanutbrott med efterföljande klimatförändringar, sa Trouet, en UA docent i dendrokronologi.
Massiva vulkanutbrott kyler jorden på grund av alla fina partiklar och aerosoler som kastas ut i atmosfären. Tambora-utbrottet 1815 i dagens Indonesien orsakade en sådan kylning över hela världen att 1816 i Europa var känt som "året utan sommar, " skriver laget.
"Vi kan se sammandragningen av tropikerna efter vulkanutbrott som Tambora, " sa Trouet.
Genom att studera årsringarna av månghundraåriga svarta tallar ( Pinus nigra ) som denna, forskare räknat ut att tropikernas norra gräns rörde sig fram och tillbaka under de senaste 800 åren. Kredit:Ünal Akkemik
Trouet sa att det är viktigt att lära sig hur aerosoler påverkar klimatet eftersom vissa forskare har föreslagit att skicka sådana partiklar till atmosfären som en geoteknisk lösning på global uppvärmning.
Teamets forskningsrapport, "Klimatiska och vulkaniska påfrestningar av det tropiska bältets norra gräns under de senaste 800 åren, " är planerad att publiceras online i Naturgeovetenskap den 15 oktober. Namnen på de ytterligare medförfattarna finns längst ner i denna release.
Andra forskare har dokumenterat att tropikerna har expanderat norrut sedan 1970-talet, sa Alfaro Sánchez.
Eftersom datormodeller av nuvarande och framtida klimatmodeller också visar expansion av det tropiska bältet, men inte så mycket som det faktiskt händer, forskarna ville utveckla en längre historia av rörelsen i den tropiska zonen, sa Trouet.
Forskare använder trädringar för att rekonstruera tidigare klimat- och klimatförändringar för många platser runt om i världen. Dessa klimatrekonstruktioner sträcker sig hundratals år in i det förflutna. För att spåra tidigare tropiska bältes rörelser, Alfaro Sánchez och hennes kollegor använde befintliga trädringkronologier från fem platser:Arkansas, den amerikanska västern, den tibetanska platån, Turkiet och norra Pakistan.
För att urskilja hur trädringregistreringen återspeglar förändringar i det tropiska bältet, teamet tittade på trädringar från 1930 till 2003 och jämförde trädens naturliga klimatarkiv med instrumentella register över förändringar i det tropiska bältet.
Forskarna fokuserade på registrerade förändringar i Hadley-celler, de enorma atmosfäriska konvektionscellerna som kringgår jordklotet i tropikerna. Trouet sa att Hadley-celler är en viktig drivkraft för atmosfärisk cirkulation.
Att veta hur förändringar i Hadley-celler korrelerade med förändringar i trädringar, teamet använde sedan flera kronologier för trädringar för att se hur tropikerna expanderade och minskade så mycket som för 800 år sedan.
"Detta är den första rekonstruktionen som gick tillbaka till förindustriell tid, Trouet sa. "För att veta vad den naturliga klimatvariationen är, vi måste gå längre tillbaka i tiden än de senaste 150 åren."
Alfaro Sánchez och hennes kollegor fann att det tropiska bältet har expanderat och minskat av sig själv långt före industriell tid.
Inre variationer i jordens klimatsystem påverkar tropikernas rörelser, sa Trouet.
Den nuvarande registrerade expansionen av det tropiska bältet sedan 1970-talet beror delvis på ökningen av växthusgaser i atmosfären, andra forskare rapporterar.
Den nuvarande expansionen av tropikerna kan ha viktiga samhällseffekter, eftersom teamet fann att tidigare svåra torka var förknippade med ihållande perioder av tropisk expansion, sa Alfaro Sánchez.
