Лунные затмения проливают свет на время и влияние средневекового вулканизма на климат

Sep 14, 2023

Nature, том 616, страницы 90–95 (2023 г.) Процитировать эту статью

14 тысяч доступов

814 Альтметрика

Подробности о метриках

Эксплозивный вулканизм является ключевым фактором изменчивости климата в межгодовых и столетних временных масштабах1. Понимание социальных последствий климатических изменений, вызванных извержениями, требует точной хронологии событий и надежных оценок как нагрузки, так и высоты (то есть тропосферной или стратосферной) аэрозоля вулканических сульфатов2,3. Однако, несмотря на прогресс в датировании ледяных кернов, остается неопределенность в отношении этих ключевых факторов4. Это особенно затрудняет исследование роли крупных, группированных по времени извержений в период Высокого Средневековья (HMP, 1100–1300 гг. н.э.), которые были вовлечены в переход от теплой средневековой климатической аномалии к Малому ледниковому периоду5. Здесь мы проливаем новый свет на взрывной вулканизм во время HMP, опираясь на анализ современных сообщений о полных лунных затмениях, из которых мы получаем временные ряды стратосферной мутности. Объединив эти новые данные с моделированием аэрозольных моделей и климатическими прогнозами на основе годичных колец, мы уточняем предполагаемые даты пяти заметных извержений и связываем каждое из них со стратосферными аэрозольными завесами. Еще пять извержений, в том числе одно, вызвавшее выпадение большого количества серы над Гренландией около 1182 г., затронули только тропосферу и имели умеренные климатические последствия. Наши результаты предлагают поддержку для дальнейшего изучения реакции климата в масштабе от десятилетия до столетия на извержения вулканов.

Крупные взрывные извержения вулканов могут выбросить огромное количество серосодержащих газов в стратосферу, где они образуют сульфатные аэрозоли1. Возникающие в результате аэрозольные завесы нарушают энергетический баланс Земли, вызывая сезонные и региональные аномалии приземной температуры и количества осадков, серьезность которых в сочетании с социальной уязвимостью была связана с историческими случаями агрономического и пастбищного дефицита, гражданскими и политическими волнениями, эпидемиями и миграцией6. Хотя геологическая летопись является основным свидетельством прошлого вулканизма, а хронология основана на радиоуглеродных и других радиометрических методах, керны полярных льдов, возможно, дают наиболее полную и доступную картину климатически значимого вулканизма посредством составления временных рядов отложений серы2,4. Особо следует отметить в таких записях распространение богатых серой извержений во время HMP (около двенадцатого и тринадцатого веков), начиная с группы событий около 1108–1110 гг. н.э. (ссылка 7) и включая колоссальное извержение Самаласа около 1257 г. н.э. (ссылки 8,9). Эти события были связаны с существенным похолоданием и кризисами жизнеобеспечения7,9, а совокупный эффект их воздействия был назван фактором, способствующим наступлению малого ледникового периода5.

Датирование прошлых вулканических событий по ледяным кернам представляет собой несколько проблем из-за сложности атмосферного переноса, приводящего к изменчивым во времени и пространстве осаждениям серы10, плохо ограниченным моделям возраста11,12,13 и неопределенностям в подсчете слоев, связанных со скоростью накопления и процессами после осаждения3 . Еще одной проблемой является различие между тропосферным и стратосферным переносом вулканических аэрозолей, причем последний более указывает на взрывное извержение, оказывающее воздействие на климат4. Соотношения изотопов серы, измеренные в кернах льда, могут помочь провести это различие, но этот подход не получил широкого применения и не обязательно различает перенос аэрозолей в тропосфере и нижней стратосфере (ниже озонового слоя)3,14.

Редкие и часто визуально впечатляющие атмосферные оптические явления, которые могут возникнуть из-за присутствия вулканической пылевой завесы в стратосфере, такие как солнечное затмение, короны или кольца Бишопа, своеобразная окраска сумерек и темные полные лунные затмения, уже давно считаются предзнаменованиями, достойными регистрации. . Ссылки на такие явления предоставили независимые доказательства для оценки времени и воздействия вулканизма в периоды с 1500 г. до н.э. по 1000 г. н.э. (ссылки 2,15), 1500–1880 гг. н.э. (ссылки 16,17) и 1880–2000 гг. н.э. (ссылки 18,19). Здесь мы сосредоточимся на заметном пробеле в прошлых исследованиях, то есть в HMP, и на ссылках в евразийских источниках на окраску полных лунных затмений, поскольку они относительно часты и их возникновение известно именно из астрономических ретрорасчетов. Мы получаем независимый прокси для вулканической пылевой завесы на основе средневековых записей лунных затмений и используем полученные временные ряды в сочетании с результатами климатических моделей и реконструкциями летней температуры по годичным кольцам для уточнения NS1–2011 (Гренландия) и WD2014 (Антарктида). хронологии ледяных кернов, которые до сих пор обеспечивали основные ограничения на время извержений HMP2,4. Хронология идентифицирует семь извержений HMP, которые привели к выбросам вулканической стратосферной серы (VSSI), превышающим 10 Тг. Каждое из них входит в число 16 крупнейших событий VSSI за последние 2500 лет (ссылки 2,4). Предполагаемые годы их извержения: 1108 н.э. (UE1; где UE означает неопознанное извержение; см. Методы), 1171 н.э. (UE2), 1182 н.э. (UE3), 1230 н.э. (UE4), 1257 н.э. (Самалас), 1276 н.э. (UE5). ) и 1286 г. н.э. (UE6). Мы рассматриваем эти события наряду с 13 меньшими извержениями HMP и стремимся подтвердить или уточнить существующие оценки года и сезона извержений, а также различить тропосферные и стратосферные аэрозольные завесы.