Stora åskväder i södra stora slätterna i USA är några av de starkaste på jorden. På senare år har dessa stormar har ökat i frekvens och intensitet, och ny forskning visar att dessa förändringar är kopplade till klimatförändringar.

Medförfattare av Christopher Maupin, Courtney Schumacher och Brendan Roark, alla forskare vid Texas A&M University College of Geosciences, tillsammans med andra forskare, resultaten publicerades nyligen i Naturgeovetenskap.

I studien, forskare analyserade syreisotoper från 30, 000-50, 000 år gamla stalaktiter från Texas grottor för att förstå trender i tidigare åskväder och deras varaktighet, använder radarbaserad kalibrering för regionens nederbördsisotoper. De upptäckte att när stormregimer skiftar från svagt till starkt organiserade på tusenåriga tidsskalor, de sammanfaller med välkända, globala plötsliga klimatförändringar under den senaste istiden, som inträffade mellan cirka 120, 000 och 11, 500 år sedan.

Genom modern synoptisk analys, forskare lärde sig att åskväder i södra stora slätterna är starkt relaterade till förändringar i vind- och fuktmönster som inträffar i mycket större skala. Att förstå dessa förändringar och olika samband kommer inte bara att hjälpa till att rekonstruera tidigare åskväder, men hjälper också till att förutsäga framtida åskvädersmönster på mitten av latituden.

"Proxyposter finns tillgängliga i södra Great Plains i grottor, "Sade Maupin. "Det finns förmodligen tusentals grottor i södra Great Plains och i södra Texas. Varför har det inte förekommit mer forskning inom de områdena? Grottavlagringar är så lovande som fullmakter."

Schumacher sa att forskare förstår dagens regnmönster, och att stora stormar kan utarma isotoper.

"Dock, vi vet inte vad som kommer att hända i framtiden, och detta arbete kommer att hjälpa till att förutsäga trender av stormar i framtiden, " sa hon. "Om vi ​​kan köra en klimatmodell för det förflutna som är förenlig med grottregistrering, och kör samma modell framåt, vi kan lita mer på dess fynd om det matchade grottregistren jämfört med om de inte gjorde det. Av två modeller, om en verkligen matchar grottisotoperna så kan du lita på att den förstår stormens distribution i framtiden."

Grottor håller föga kända klimatrekord

Maupin, en paleoklimatolog, beskrev de begränsningar som finns för att fånga den verkliga fördelningen av väderhändelser över tid.

"Det finns verkligen viktiga frågor om vad som har hänt tidigare när det gäller stora väderhändelser som vi får genom mesoskala konvektionssystem (stora stormar) kontra icke-mesoskala (mindre stormar) saker, " sa Maupin. "Vi får så mycket nederbörd från riktigt stora stormar, och modellnät kan inte fånga stora väderhändelser, eftersom själva gallren är så stora. Paleoklimatologi hjälper till med att organisera tidigare händelser för att utveckla en proxyregistrering över hur de reagerar på dåligt klimat."

Maupin samarbetade med National Taiwan University för att göra uran thorium dating, och upptäckte att stalaktiterna och stalagmiterna faktiskt var från omkring istiden.

Tvärvetenskapligt samarbete

Schumachers expertis behövdes för att skapa kopplingar till olika nederbördshändelser som inträffade över tiden. Hon hade erfarenhet av att arbeta med radardata och regnmätningar på global skala.

"Stora stormar som täcker hundratals miles ger cirka 50-80% av regn i Texas, ", sa Schumacher. "I modern tid, dessa stormar har olika isotopsignaturer."

Maupins forskning driver tillbaka på föråldrade principer i paleovärlden, eftersom du måste studera hur stormar blir större och vad som påverkar dem, han sa.

"Dessa åskväder är så stora att även om det mesta av regnet inträffar i Oklahoma, regn i Texas kommer fortfarande att bära isotopisk signatur av dessa enorma stormar, " sade Maupin. "Du tar fingeravtryck av dessa system trots var de förekommer, och de behöver inte vara superlokaliserade för att bli igenkända. Stora stormar orsakar utarmade isotopiska signaturer. Du kan inte förklara variationen i stalaktiter med enbart temperaturförändringar."

Forskningserfarenhet för Aggie-studenter

Celia Lorraine McChesney '16 och Audrey Housson '16 var två forskare på grundutbildningen involverade i denna publikation, och båda lärde sig mycket genom fältarbetet, samarbete, och inlärningsupplevelse med hög effekt.

"Proverna från grottorna användes som ett verktyg för inlärning med hög effekt för att förstå Texas paleoklimat, "Sade Maupin. "En av studenterna började mikromala stalaktiterna. Jag hade turen att få tillgång till College of Geosciences resurser och att arbeta med dessa begåvade studenter på banbrytande forskning."

McChesney sa att hennes erfarenhet av att arbeta med sin senioravhandling vid labbet var "ovärderlig, " och forskningen gjorde det möjligt för henne att resa och gå ut på fältet.

"Som en forskarstudent vid Texas A&M, Jag var stolt över att vara en del av ett av de första teamen som korrelerade klimatförändringar och väderkopplingar i ett paleoklimatrekord, Housson sa. "Hela den här upplevelsen gav stor exponering för den akademiska världen, och gjorde mig mer självsäker som vetenskapsman. Nu, som geolog och civilingenjör, Jag arbetar med tunga civila infrastrukturprojekt som tunnlar och dammar relaterade till vattenresurser. Jag älskar hur min karriär knyter sig tillbaka till min grundutbildning där att veta sambandet mellan klimatförändringar och väder hjälper till att planera för vattenresurser i framtiden."