Человеческая деятельность в 1300 году оказала большее влияние на атмосферу Земли, чем было известно ранее

Черный углерод, обычно называемый сажей, представляет собой светопоглощающую частицу, которая поступает из источников горения, таких как сжигание биомассы (например, лесные пожары) и, в последнее время, сжигание ископаемого топлива. Работая в сотрудничестве с международной группой ученых из Великобритании, Австрии, Норвегии, Германии, Австралии, Аргентины и США, МакКоннелл, Челлман и Малвани намеревались раскрыть причины неожиданного увеличения количества черного углерода, захваченного в Антарктический лед.

Лагерь буровых на острове Джеймса Росса в северной части Антарктического полуострова. 

Выводы команды, опубликованные на этой неделе в Природа, указывают на маловероятный источник: древние практики выжигания земель маори в Новой Зеландии, которые проводились в масштабах, которые оказали влияние на атмосферу в большей части Южного полушария и затмили другие доиндустриальные выбросы в регионе за последние 2000 лет.

«Идея о том, что люди в этот период истории вызвали такое значительное изменение содержания черного углерода в атмосфере в результате своей деятельности по расчистке земель, довольно удивительна», – сказал МакКоннелл, профессор гидрологии DRI, который разработал и возглавил исследование. «Мы привыкли думать, что если вы вернетесь на несколько сотен лет назад, то увидите нетронутый, доиндустриальный мир, но из этого исследования ясно, что люди влияли на окружающую среду над Южным океаном и полуостровом Антарктида в течение по крайней мере, последние 700 лет ».

Отслеживание черного углерода до его источника

Чтобы определить источник черного углерода, группа исследователей проанализировала массив из шести ледяных кернов, собранных с острова Джеймса Росса и континентальной Антарктиды, с помощью уникальной системы непрерывного анализа ледяных кернов DRI. Метод, используемый для анализа сажи во льду, был впервые разработан в лаборатории МакКоннелла в 2007 году.

В то время как в ледяном керне с острова Джеймс Росс наблюдалось заметное увеличение содержания черного углерода, начиная примерно с 1300 года, с утроением уровней за последующие 700 лет и пиком в 16^th и 17^th столетия, уровни черного углерода на участках континентальной Антарктиды в течение того же периода времени оставались относительно стабильными.

Андреас Штоль, доктор философии из Венского университета, провел моделирование атмосферного переноса и осаждения черного углерода вокруг Южного полушария, что подтвердило полученные данные.

«Из наших моделей и картины отложений над Антарктидой, наблюдаемой во льдах, ясно, что Патагония, Тасмания и Новая Зеландия были наиболее вероятными источниками увеличения выбросов черного углерода, начиная примерно с 1300 года», – сказал Стол.

После изучения записей о пожарах в каждом из трех регионов осталась только одна реальная возможность: Новая Зеландия, где записи древесного угля показали значительное увеличение активности пожаров, начиная примерно с 1300 года. Эта дата также совпала с предполагаемым прибытием, колонизацией и последующим сожжением. из большей части лесных массивов Новой Зеландии народом маори.

Это было неожиданным выводом, учитывая относительно небольшую площадь суши Новой Зеландии и расстояние (почти 4500 миль), что дым должен был пройти, чтобы достичь ледяного ядра на острове Джеймса Росса.

«По сравнению с естественным горением в таких местах, как Амазонка, Южная Африка или Австралия, вы не ожидаете, что горение маори в Новой Зеландии окажет большое влияние, но оно имеет место в Южном океане и на Антарктическом полуострове», – сказал Челлман. постдокторант DRI. «Возможность использовать записи ледяных кернов, чтобы показать влияние на химию атмосферы, которое охватило весь Южный океан, и возможность связать это с прибытием маори в Новую Зеландию и их поселением 700 лет назад – это действительно потрясающе».

Влияние исследований

Результаты исследования важны по ряду причин. Во-первых, результаты имеют важное значение для нашего понимания атмосферы и климата Земли. Современные климатические модели полагаются на точную информацию о климате в прошлом, чтобы делать прогнозы на будущее, особенно в отношении выбросов и концентраций светопоглощающего черного углерода, связанных с радиационным балансом Земли. Хотя часто предполагается, что антропогенное воздействие в доиндустриальные времена было незначительным по сравнению с фоновым или естественным сжиганием, это исследование предоставляет новые доказательства того, что выбросы от антропогенного сжигания повлияли на атмосферу Земли и, возможно, на ее климат намного раньше и в масштабах, намного больших, чем ранее предполагалось.

Отложение черного углерода за последние 2000 лет, измеренное в кернах льда на Земле Дроннинг Мод в континентальной Антарктиде и на острове Джеймса Росса на северной оконечности Антарктического полуострова. Атмосферное моделирование и записи о местных горениях указывают на то, что заметное увеличение отложений на севере Антарктического полуострова, начавшееся в конце 13 века, было связано с поселением маори в Новой Зеландии на расстоянии почти 4000 миль и их использованием огня для расчистки земель и управления ими. На врезке показаны местоположения Новой Зеландии и мест бурения ледяных кернов в Антарктиде. Кредит: DRI

Во-вторых, осадки от сжигания биомассы богаты питательными микроэлементами, такими как железо. Рост фитопланктона в большей части Южного океана ограничен питательными веществами, поэтому увеличение количества выпадений от сжигания маори, вероятно, привело к столетиям усиленного роста фитопланктона на больших территориях Южного полушария.

В-третьих, результаты уточняют то, что известно о времени прибытия маори в Новую Зеландию, одно из последних пригодных для проживания мест на земле, которое будет колонизировано людьми. Даты прибытия маори, основанные на датах радиоуглеродного анализа, отличаются от 13^th до 14^th века, но более точное датирование, которое стало возможным благодаря записям ледяных кернов, указывает на начало крупномасштабных сжиганий ранними маори в Новой Зеландии в 1297 году с неопределенностью в 30 лет.

«Из этого исследования и другой предыдущей работы, которую проделала наша команда, например, по изучению загрязнения Арктики свинцом в течение 2000 лет из Древнего Рима, ясно, что записи ледяных кернов очень ценны для изучения прошлых воздействий человека на окружающую среду», – сказал МакКоннелл. сказал. «Даже самые отдаленные части Земли не обязательно были нетронутыми в доиндустриальные времена».