Skär och polerad yta från insidan av en stalagmit från Lake Shasta Caverns. Uran-thorium-datum visas, tillsammans med provtagningsspår för geokemiska analyser. Denna stalagmit växte från ~37, 000 till 14, 000 år före nutid. Kredit:Jessica Oster
Stalagmiter från Lake Shasta Caverns (LSC) – belägna i norra Kalifornien inom en viktig övergångsklimatzon mellan Pacific Northwest och sydvästra USA – har geokemiska ledtrådar för att hjälpa forskare att förstå hur klimatet förändrades under slutet av den senaste istiden (14, 000—37, 000 år sedan) och förutsäga vad som kan hända mitt i klimatförändringarna i modern tid.
En typ av speleothem, stalagmiter är imponerande klippformationer gjorda av kalciumkarbonat som växer uppåt från grottgolv. De kan ta tusentals år att växa; från vattendroppar som gör den långsamma resan från regnvatten genom jorden och slutligen droppande genom sprickor i grottornas tak till golvet. Jessica Oster, docent i geo- och miljövetenskap och paleoklimatolog, mätte de geokemiska egenskaperna inom stalagmiterna, inklusive de stabila isotoper av syre och kol vid LSC för att förstå hur klimat- och miljöfaktorer i regionen förändrades under och efter den senaste istiden.
Artikeln, "Multi-proxy-stalagmitrekord från norra Kalifornien avslöjar dynamiska mönster av regionalt hydroklimat under den senaste glaciationscykeln, " publicerades online i tidskriften Kvartärvetenskapliga recensioner den 24 juni. Den är tillgänglig för gratis nedladdning fram till den 13 augusti.
Medan forskare har arbetat i mer än ett sekel för att rekonstruera klimathistorien i västra USA, de många bergskedjorna och mikroklimaten som spänner över regionen bidrar till stora variationer i tidigare klimatförändringar i detta område. Det är anmärkningsvärt att ha ett rekord från LSC i norra Kalifornien på grund av dess läge vid gränsen mellan sydvästra USA och Pacific Northwest, två delar av västra USA som upplever olika klimat idag och har reagerat annorlunda på klimatförändringar tidigare.
Karta som visar platsen för Lake Shasta Caverns i norra Kalifornien. Den markerade gråzonen visar den ungefärliga platsen för övergångszonen mellan klimaten i sydvästra och Pacific Northwest som reagerar olika på klimatfenomen som El Niño och klimathändelser från det förflutna. Kredit:E.K. Klok
En fördel med speleothems som registrerare av klimatförändringar är att de kan dateras exakt och exakt genom att mäta isotoper av uran och torium som fångas i stalagmiten när den växer. Detta mycket kraftfulla dejtingverktyg fungerar upp till 500, 000 år före nutid, mycket längre in i det förflutna än radiokoldatering, som maxar 50, 000 år. Oster och hennes medarbetare daterade två stalagmiter och analyserade deras geokemi. De fann att mängden nederbörd vid LSC varierade snabbt tidigare, samtidigt med kända klimatförändringar under och efter den senaste istiden som har noterats i andra paleoklimatregister över hela norra halvklotet. De fann också att det fanns perioder när klimatet nära LSC var mer likt klimatet i Pacific Northwest, och andra perioder då det var mer likt sydväst, vilket indikerar att platsen för gränsen mellan dessa zoner kanske inte alltid har legat där vi förstår att den är idag.
De stora och snabba variationerna i nederbörd som registrerats i LSC-stalagmiterna visar att klimatet i norra Kalifornien är känsligt för förändringar som sker på andra håll i världen, och att nederbörden i detta område kan kunna öka eller minska som svar på relativt små förändringar i det globala klimatet. Särskilt, Oster kunde koppla de klimatförändringar som identifierats vid LSC, ett nationellt naturligt landmärke som ligger två och en halv timme norr om Sacramento, med riktmärkets klimatrekord för norra halvklotet, Grönlands iskärnrekord. Det är troligt att om klimatförändringarna på Grönland och norra Kalifornien var relaterade då, de kan vara släkt nu (för närvarande smälter Grönlands inlandsis snabbt).
"Våra resultat ger oss ledtrådar om beteendet hos regionens klimatsystem och vad nederbörden i Kalifornien gör som svar på klimatförändringar som redan kan vara på gång runt om i världen, ", sa Oster. "Vi kan använda den här forskningen som ser bakåt för att se framåt. Detta är oerhört viktigt eftersom den halvtorra miljön runt Lake Shasta Caverns är känslig för förändringar i nederbörd och närliggande Shasta Lake är statens största vattenreservoar. Varje förändring av nederbörden runt Shastasjön har potential att påverka vattenresurserna för hela delstaten Kalifornien."
När vi går in i ett okänt klimatterritorium, Storskaliga modeller som hjälper till att orientera det globala samhället ger inte ofta tillräckligt med information i regional skala om vad lokala samhällen bör vara förberedda på. Att ha ett starkt paleoklimat ger en värdefull ram för att förstå hur ett regionalt klimat förändrats i det förflutna och vad som kan komma i framtiden.
Projektet, som började som studenten Izzy Weismans masterexamensuppsats och drog nytta av bidragen från flera av Osters studenter, har öppnat dörrarna för framtida forskning inklusive utveckling av kvantitativa rekonstruktioner av hur nederbörden förändrades tidigare, som kommer att vara till stor nytta för lokala stads- och resursplanerare. Detta arbete är också av intresse för miljöforskare som undersöker reaktioner på klimatförändringar i regioner med liknande geologiska egenskaper runt om i världen.
