Азиатский и южноамериканский муссоны 10 раз менялись вместе

Подробно

Что именно обнаружили исследователи?

Статья «Interhemispheric monsoon dynamics over the past 450,000 years» опубликована в Nature (том 658, выпуск 8137, страницы 943-950, DOI 10.1038/s41586-026-11166-3). Это рецензируемая журнальная работа, а не препринт. Среди авторов - E. J. Olson, D. P. Gillikin, S. Burns, M. Vuille, R. L. Edwards и Д. Родбелл.

Авторы построили реконструкцию Южноамериканского летнего муссона по соотношению изотопов кислорода δ18O в пещерных отложениях бассейна Амазонки. Затем её сравнили с ранее опубликованными записями азиатского муссона из китайских пещер, одна из которых охватывает 640 тысяч лет.

На большей части интервала сигналы оказались в противофазе. Это согласуется с изменениями межполушарного распределения инсоляции и примерно 23-тысячелетним прецессионным циклом Миланковича. Авторы пишут:

Изменчивость Южноамериканского летнего муссона и одного из главных муссонов Северного полушария, то есть азиатского, была заметно противофазной. Однако в регионах, на которые влияют оба муссона, мы наблюдаем и эпизодическое синхронное поведение.

Элизабет Олсон, ведущий автор, на момент публикации visiting professor по наукам о Земле и окружающей среде в Wesleyan University, говорит: «Обычно муссоны Южного и Северного полушарий находятся в противофазе, но запись показывает, что в прошлом так было не всегда. Это означает, что в нашем понимании работы этих важных систем есть пробел».

Как устроена реконструкция и почему ей можно доверять?

По данным Phys.org, в запись объединили измерения 30 сталагмитов из трёх пещер - Huagapo, Pacupahuain и Antipayarguna. Они находятся в высокогорной части центральных Перуанских Анд, в регионе Хунин, на высоте около 3600 м над уровнем моря. Возраст слоёв определяли уран-ториевым методом, даты на графиках приведены с ошибками 2σ. Среднее временное разрешение, по словам Олсон, около 50 лет: «Эта запись имеет очень высокое разрешение - в среднем 50 лет. Благодаря ему мы смогли исследовать изменения между южноамериканским и азиатским муссонами в масштабе, прежде недоступном».

В районе исследования около 80% осадков выпадает в муссонный сезон. Мониторинг пещер, опубликованный в Chemical Geology в ноябре 2024 года, показал стабильную температуру и стопроцентную влажность. Средняя интенсивность капели на семи площадках во время муссонного импульса росла более чем в 40 раз. Это говорит, что кальцит преимущественно сохраняет муссонный сигнал. В дополнительном анализе современное δ18O осадков отрицательно коррелировало с их количеством (r = −0,56).

Чтобы отделить местный высокогорный сигнал от регионального, запись сравнили с индексом оледенения из осадков озера Хунин, расположенного примерно в 30 км от пещер. Первый компонент анализа главных компонент объяснял 79% дисперсии. Хронологии дополнительно проверяли фазово-рандомизационным тестом Эбисузаки, и наибольшая корреляция получилась без сдвига исходной хронологии.

Когда муссоны двух полушарий менялись синхронно?

Авторы выделили десять эпизодов, когда порог синхронности был превышен и оба сигнала менялись в одном направлении. В проверке использовали, среди прочего, скользящую корреляцию Пирсона в окне 10 тысяч лет с порогом r = 0,75. Основным показателем авторы выбрали среднее двух нормированных записей: корреляция подвержена краевым эффектам и не показывает, было ли это совместное увлажнение или высыхание.

• Восемь эпизодов - совместное ослабление муссонов. Четыре пришлись на завершения ледниковых периодов, ещё четыре - на тёплые межледниковые или интерстадиальные интервалы.
• Два эпизода - совместное усиление. Оба произошли во время предпоследнего оледенения, морской изотопной стадии MIS 6, примерно 194-135 тысяч лет назад.

Каждый эпизод длился несколько тысяч лет, после чего записи возвращались к обычному противофазному поведению. Точные границы каждого эпизода в доступных материалах не приведены. Слабые муссоны во время завершений оледенений повторялись примерно с периодичностью 100 тысяч лет. Они совпадали с крупным ростом атмосферного CO₂ и глобальной температуры и с уменьшением меридионального температурного градиента.

Чем вызваны синхронные эпизоды и что это значит для будущего?

Сопоставление с другими палеоклиматическими рядами указывает, что на синхронные эпизоды, вероятно, влияли концентрации парниковых газов, межполушарные температурные градиенты и температуры поверхности Атлантического и Тихого океанов. Это вероятное влияние, а не доказанная единственная причина: вывод основан на сопоставлении рядов и моделей, а не на контролируемом эксперименте.

У метода есть ограничения. Изотопный состав сталагмита - косвенный показатель. На δ18O влияют количество дождя, траектория и источник влаги, повторное испарение, температура и процессы в карсте. Авторы снижали эту неоднозначность мониторингом пещер, репликацией образцов и сравнением с озером Хунин. Запись составлена из многих сталагмитов и интервалов роста, в ней есть отдельные пробелы.

Работа не позволяет определить, когда подобная синхронизация произойдёт при современном антропогенном потеплении, и не служит инструментом сезонного или многолетнего прогноза. Пресс-релиз Union College говорит о «коллапсе» муссонов и тревожном сокращении осадков, но это сильнее формулировок аннотации Nature, где речь идёт о синхронном поведении и вероятных факторах. Соавтор Дональд Родбелл, профессор геонаук Union College, отмечает: «Изучение того, как мир реагировал на эпизоды потепления в далёком прошлом Земли, может подсказать, чего ожидать в будущем».

Дальнейшие шаги авторы видят в получении столь же длинных записей из других муссонных областей и проверке, воспроизводят ли климатические модели такие перестройки. Независимых комментариев учёных, не участвовавших в работе, пока не найдено. Исследование поддержано грантами NSF, конкурирующих интересов авторы не заявили. Исходные данные заявлены к публикации в NOAA NCEI.