完新世の逆転温度

Jul 30, 2023

Nature volume 620、pages 336–343 (2023)この記事を引用

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メトリクスの詳細

人為的気候変動は、特に農業ベースの経済がモンスーン降雨量に依存している熱帯地域で、地球規模の水循環 1 に深刻な影響を与えると予測されています 2。アフリカの角では、ここ数十年で干ばつ状態がより頻繁に発生しています3,4が、気温の上昇に伴って降水量が増加すると予測している気候モデルとは対照的です5。ここでは、チャラ湖（ケニアとタンザニア）の堆積物記録からの有機地球化学的気候代用データを使用して、過去約 75,000 年にわたる水文気候と気温の関係の安定性を調査します。したがって、「乾燥するとさらに乾燥し、湿ったものはさらに湿る」という時間領域における人為的気候変動のパラダイム 6。私たちは、アフリカ最東端の寒冷期の最終氷河期における有効水分と気温の正の関係が、大気中の二酸化炭素濃度が250ppmを超え、年間平均気温が現代に近づいた11,700年前の完新世の始まりの頃に負の関係に転じたことを示します。 -日の値。したがって、当時、モンスーン降水量と大陸蒸発量7の間の収支は転換点を超え、蒸発に対する温度のプラスの影響が、降水量に対するプラスの影響よりも大きくなりました。私たちの結果は、人為的温暖化が続くと、アフリカの角ではおそらくさらに乾燥が進むであろうことを示唆しており、熱帯水文循環における動的プロセスと熱力学的プロセスの両方のシミュレーションを改善する必要性を浮き彫りにしています。

ここ数十年の間にアフリカの角で深刻な干ばつが一般的に蔓延したこと3,4と、21世紀中に降雨量が増加すると予測している気候モデルシミュレーション5との間の不一致は、「東アフリカの気候パラドックス」8,9と呼ばれ、この地域の気候変動を混乱させている。戦略的農業計画と水資源管理を損なうことによる気候変動への適応努力9。アフリカ南部などの他の乾燥（亜）熱帯地域では、干ばつ増加の予測は機器記録と概ね一致しており、アフリカ最東端では降雨量（P）の増加と安定した有効水分（降水量から蒸発量を差し引いたP − E）の予測が行われている。 (図 1b) は、42 年間の機器データで観察された年間 P − E と気温 (T) の間の主に逆相関関係 (図 1a) と明らかに矛盾しています。アフリカの角における最近の歴史的（そして進行中の）乾燥傾向は、主に主要な農作物の生育期を支える 3 月から 5 月の「長雨」の開始の遅れと早期の停止によって表れています9。観測研究 10 やモデルベースの気候変動予測の分析 11 は大気循環の変化に焦点を当てる傾向があるのに対し、大陸水文学や水資源の研究では、土地と大気のフィードバックなどの熱力学的プロセスに重点が置かれています 12,13。高品質の地質アーカイブからの古気候代用データは、アフリカの角の半乾燥熱帯気候体制がより温暖であるかどうかを判断するのに十分な過去の温度範囲にわたる有効水分と温度の関係の安定性を調査することにより、将来の水の利用可能性の予測を改善するのに役立ちます。将来の人為的温暖化の下では、徐々に湿潤化または乾燥化する可能性があります。

a、大陸の青と赤の色合いは、1980 年から 2021 年の期間の観測データ (方法) における年間有効水分 (P − E) と年間気温 (T) の相関関係を示しています。視覚化のためにすべて解像度 0.25 度にダウンスケールされています。絶対値が 0.4 を超える相関は統計的に有意です (P < 0.01)。 23 °C を超える平均海面温度 50 (灰色) が熱帯地方の輪郭を示します。黒と灰色の破線は、それぞれ 1 月と 7 月の ITCZ と CAB のおおよその位置を表し、青い矢印は、それぞれのモンスーンシステムに関連する支配的な季節風方向を示します。黄色の線で囲まれたアフリカ東部の地域は、完全にインド洋の湿気に依存しているアフリカの角地域です9。 1 ～ 13 のラベルが付いた黒い点は、25 キロにわたるアフリカ東部のアンサンブルの復元 (1 ～ 7)、インド洋西部から選択された海面水温記録 (8 ～ 10)、花粉、アフリカ南東部の気温記録 (11; すべて拡張データ図 4 に示す) と熱帯アフリカ西部の花粉ベースの大陸水分記録 (12 および 13) です 35,36。 b. 21 世紀末までのアフリカ大陸における T (°C)、P (mm day-1) および P − E (mm day-1) の変化 (2081 ～ 2100 年対 1995 ～ 2014 年)。 SSP5-8.5 排出シナリオのもとで CMIP6 モデルアンサンブルによってシミュレートされた隣接する海洋。

11.7 kyr from Lake Chala (C, this study), four other eastern African lakes (sites 3 and 5–7 in Fig. 1a) and a deep-sea marine record from the Gulf of Aden (site 8). b, Spatial distribution during the Holocene (coloured circles) based on temperature and hydroclimate proxy time series dated to 11.7–0 kyr ago from the same sites. In both panels, circles bordered by a full (dashed) line indicate correlations are (are not) significant at P < 0.05 (Extended Data Table 1)./p>

25-µm size fraction, which was then further concentrated using stepped heavy liquid floatation to isolate particles with a density >1.95 g cm−3. Extracted residues were mounted on microscope slides for optical analysis, and glass shard abundances were counted under ×100–200 magnification. Core intervals with peaks in glass shard abundance were then resampled at 0.5-cm resolution to determine the exact depth and abundance of glass shards at approximately 10-year resolution. A pronounced peak of about 300,000 shards per gram of dry sediment was identified at 45.0–45.5-cm depth in core section DCH-CHL16-1B-21-H-2 (Fig. 3), and given tephra code DCH-67.55 based on the equivalent composite depth./p>3,000 masl) lakes, resulting in an overall average elevation of about 2,460 masl. Therefore, their suitability for temperature reconstruction at a deep (90 m) and permanently stratified tropical lowland lake such as Lake Chala (880 masl) is not necessarily greater than the global lake temperature calibration19, which also includes shallow lakes but with elevations ranging from 2.5 masl to 2,260 masl and, perhaps more importantly, also includes deeper permanently stratified lakes in cold-temperate climate regimes./p>

25.2-kyr section of the proxy time series shown in c (Methods), the timing of Heinrich events H2–H4 is approximative only (as indicated by gradated light grey shading)./p>

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