Det finns inte längre ett behov av att gissa hur havstemperaturerna var i det avlägsna tropiska Stilla havet för hundratals år sedan. Den antika korallen som bodde där vet allt.

En studie i Vetenskap ledd av Rice University och Georgia Tech forskare analyserar rekordet som arkiverats av forntida tropiska Stillahavskoraller under det senaste årtusendet. Det rekordet kan hjälpa forskare att förfina sina modeller av hur förändrade förhållanden i Stilla havet, särskilt från vulkanutbrott, påverka förekomsten av El Niño-händelser, som är viktiga drivkrafter för det globala klimatet.

De fann förhållandet mellan syreisotoper som är sekvestrerade i koraller, ett exakt mått på historiska havstemperaturer, visar ingen korrelation mellan uppskattningar av sulfatpartiklar som kastas ut i atmosfären av tropiska vulkanutbrott och El Niño-händelser.

Det resultatet kan vara av särskilt intresse för forskare som föreslår att sådd atmosfären med solblockerande partiklar kan hjälpa till att vända den globala uppvärmningen.

Enligt Rice klimatforskare och huvudförfattare Sylvia Dee, tidigare studier av klimatmodeller kopplar ofta samman vulkanutbrott, som ökar sulfataerosoler i atmosfären, till ökade chanser för ett El Niño-evenemang. Men förmågan att analysera klimatförhållanden baserade på syreisotoper fångade i fossila koraller utökar det klimatologiska rekordet i denna nyckelregion över mer än 20 gamla utbrott. Dee sa att detta möjliggör ett mer rigoröst test av anslutningen.

"Många klimatmodelleringsstudier visar en dynamisk koppling där vulkanutbrott kan initiera El Niño-händelser, " sa Dee. "Vi kan köra klimatmodeller många århundraden in i det förflutna, simulerar vulkanutbrott under det senaste årtusendet.

"Men modellerna är just det - modeller - och korallrekordet fångar verkligheten."

Koralldata som klimatforskaren från Georgia Tech, Kim Cobb och hennes team, mödosamt samlat in på resor till Stilla havet visar lite samband mellan kända vulkaner och El Niño-händelser under den tiden. Som trädringar, dessa paleoklimatarkiv innehåller kemiska indikatorer, syreisotoperna, av oceaniska förhållanden vid den tidpunkt då de bildades.

Koralldata ger ett högtrohetsrekord med en upplösning på mindre än en månad, spårar El Niño-Southern Oscillation (ENSO) i hjärtat av det centrala tropiska Stilla havet.

De åtta tidsöverlappande korallerna som Cobb och hennes kollegor nyligen studerade hade ett entydigt rekord av tillstånd under 319 år, från 1146-1465. Detta och data från andra koraller sträcker sig över mer än 500 år av det senaste millenniet och, de skrev, "presenterar ett fönster till effekterna av stora vulkanutbrott på tropiskt Stillahavsklimat."

Denna tidsrymd inkluderar utbrottet av Samalas 1257, den största och mest svavelhaltiga under det senaste årtusendet.

Cobb sa att hennes labb har utvecklat tekniker och utökat korallrekordet i flera år. "Min första expedition till öarna var 1997, och det har varit mitt enda fokus i stort sett sedan dess att extrahera de bästa skivorna vi kan från dessa regioner, " Hon sa, noterar att labbet har gett ut många papper om ämnet, inklusive en banbrytande studie från 2003 om ENSO i naturen.

Cobb sa att datering av de gamla korallproverna beror på exakt uran-torium-datering, följt av tusentals masspektrometriska analyser av korallsyreisotoper från pulver som borrats var 1:e millimeter över korallens tillväxtaxel. "Det talar om temperaturrekonstruktionen, " sa hon. "Vi lånar på 70 års arbete med just denna kemi för att etablera en robust temperaturproxy i koraller."

Isotoperna syre-16 till syre-18 som avslöjas med spektrometri visar temperaturen på vattnet vid den tidpunkt då korallen bildades, sa Cobb. "Förhållandet mellan dessa två isotoper i karbonater är en funktion av temperaturen, " sa hon. "Det är magin:den är baserad på ren termodynamik."

"Denna vackra korallskiva är mycket känslig för El Niño och La Niña händelser baserat på dess plats, ", tillade Dee. "Mina medarbetare arbetade för att utöka detta korallrekord till att sträcka sig över en period där vi vet att det förekom många explosiva vulkanutbrott, särskilt under första hälften av millenniet.

"Forskare har rekonstruerat tidpunkten för dessa vulkanutbrott från iskärnregistrering, ", sa hon. "Vi jämförde tidpunkten för de största utbrotten med korallrekordet för att se om vulkanisk kylning hade någon inverkan på det tropiska Stillahavsklimatet."

Endast vissa vulkaner släpper ut partiklar – särskilt sulfatpartiklar, leder till ett fenomen som kallas sulfataerosolforcering - in i stratosfären, där partiklarna reflekterar inkommande solljus och kyler planeten på kort sikt, sa Dee. "Men den avkylningens inverkan på det tropiska Stilla havet är osäker, och kan vara regionalt heterogena, " Hon sa.

"Vår studie tyder på att koppling (mellan vulkaner och ENSO) inte existerar eller, om det gör det, det skyms av den stora naturliga variationen i klimatsystemet, " sa Dee. "I allmänhet, El Niño är en naturlig oscillator i klimatsystemet. Det är en produkt av kaos, som en Slinky som går fram och tillbaka. Det är så starkt att systemet kan vara immunt mot stora klimatstörningar som kortvarig vulkanisk kylning.

"Tillfälligtvis, vårt forskarsamhälle använder samma klimatmodeller som vi utvärderade för att uppskatta klimatets svar på geoteknik och solstrålningshanteringssystem som använder sulfataerosoler, " sa Dee. Cobb och Dee karakteriserade studien som en varning för dem som studerar geoteknik. "Det råder ingen som helst tvekan om att om vi injicerar stratosfäriska aerosoler, vi kommer att kyla planeten, " sa Cobb. "Det har visats och modellerat. Det vi försöker fråga är, vad händer mer? Och hur väl kan vi förutse det? Vårt arbete motiverar verkligen ytterligare studier för att konkretisera hela omfattningen av klimatpåverkan från sulfataerosoler."