Як за допомогою річних кілець дерев можна зазирнути в минуле та дізнатися про майбутні кліматичні зміни

Авторка: Мері Ґаґен, професорка фізичної географії Університету Суонсі.

«Чим довше ви будете занурюватись в минуле, тим далі в майбутнє ви зможете зазирнути», – проголосив Вінстон Черчилль у 1944 році під час своєї промови для британського Королівського коледжу лікарів, посилаючись на давно відому ідею під назвою «уніформізм».

Ця ідея, яку запропонували геологи Джеймс Гаттон і Чарльз Лаєлл, полягає в тому, що процеси, пов’язані з минулим (наприклад, ерозія чи кліматичні зміни), які з часом спричинили масштабні перетворення на Землі, залишаються такими ж, тому проаналізувавши їх, ми можемо зрозуміти наслідки цих процесів, які нам варто чекати у майбутньому. Наприклад, як зміна клімату вплине на нашу планету в найближчі роки.

Цей принцип зазирання в минуле для розуміння майбутнього досі лежить в основі такої науки, як палеокліматологія, тобто вивченні клімату минулого.

Наприклад, геологічні дані свідчать про те, що багато мільйонів років тому, коли вміст вуглекислого газу в атмосфері нашої планети становив 1000 частин на мільйон, в Антарктиді росли пальми.

Дослідження періоду, коли наша планета була насичена природно високим рівнем CO₂, допомагають нам зрозуміти, як буде виглядати життя на Землі, якщо наші спроби зменшити викиди до нуля проваляться, і концентрація парникових газів в атмосфері продовжить зростати.

Найкращий доступний нам інструмент для того, щоб подивитися у минуле називається кліматичні проксі-дані. Це природні архіви, що фіксують різні зміни клімату. До них належать крижані керни, озерні відклади, корали, печерні сталагміти, а також заклади торфу та стовбури дерев. Ці архіви надають нам цінну інформацію про зміни клімату, що сягає далекої давнини, тоді як дані, які зафіксували люди своїми приборами, охоплюють період лише в декілька сотень років.

Мої дослідження зосереджені саме на реконструкції історичних кліматичних умов у всьому світі: від Європи до Малайзії, до Китаю та Південної Африки, за допомогою інформації, яку можна отримати від дерев.

Кільця

Найкориснішим серед проксі, які ми маємо для вивчення клімату минулого, є річні кільця, утворені в стовбурах дерев. Використання кілець дерев для відтворення клімату має назву дендрокліматологія.

У помірному кліматі Великобританії дерева утворюють нове кільце тоді, коли перестають рости взимку, таким чином формуючи межу кільця на початку холодного сезону. За інших кліматичних умов межа кільця може навпаки утворюватися з приходом сухого сезону. Ширина кілець, щільність деревини, а також зміни в її хімічному складі показують нам якою була погода того року, коли кільце утворилось. З часом дерева накопичують у своїх стовбурах інформацію про кліматичні зміни, утворюючи «архіви», у яких кожен конкретний запис можна пов’язати з певним роком.

Записи

Наявність дерев у більшій частині земної кулі – а також доступність зразків старих дерев у будівлях, церквах та човнах, побудованих з цієї деревини – є причиною, чому кільця дерев вважаються такими потужними джерелами інформації. Якщо об’єднати наші знання про живі та вже зрубані дерева, а також зразки деревини, знайдені археологами, то наші записи з деревних кілець охоплять тисячі років.

Одним із найважливіших відкриттів, зроблених під час масштабних досліджень деревних кілець, стало усвідомлення того факту, що протягом останніх 2000 років не було такого періоду, до початку промислової революції, коли би вся планета одночасно нагрівалася (або охолоджувалася). Це унікальна особливість кліматичних змін, спричинених саме людиною в індустріальну епоху: майже вся планета нині потерпає від потепління.

Можна проаналізувати періоди, коли клімат природно ставав аномальним протягом останніх кількох тисяч років, щоб зрозуміти, як зміниться наша кліматична система з нагріванням планети. Дослідження середньовічних записів показують, що кліматичні аномалії впливають на різні території Землі по-різному.

Середньовічна кліматична аномалія, наприклад, отримала свою назву через те, що в Середні віки в Європі спостерігалося потепління, хоча насправді в той же час у східному тропічному регіоні Тихого океану погода ставала прохолоднішою.

Печерні сталагміти можуть діяти як природні архіви, зберігаючи кліматичні записи у своїх відкладених шарах

Дощ

Кільця дерев також допомагають нам зрозуміти давні закономірності вологих і сухих сезонів. У районах, де ріст дерев чутливий до опадів, зокрема в Європі, азіатському регіоні мусонів, а також Північній Америці та Мексиці, інформація, зібрана з тисяч кілець дерев, була використана для створення так званих «атласів» історичних змін кількості опадів. Ці моделі розкривають нам яскраву картину взаємозв’язку між розвитком нашого суспільства та стабільністю клімату.

Вологе літо у Великій Британії історично вважалося катастрофою для місцевого населення

Археологічні знахідки деревини у сухих районах північної Мексики та західної частини США надають інформацію про інтенсивність засухи, що трапилась близько 1200 років тому. Ці записи демонструють нам фази цієї «мега-засухи», під час якої нестача опадів призвела до утворення вузеньких кілець у дерев.

Існує тісний зв’язок між звуженням цих кілець та історичними даними, що свідчать про занепад спільнот корінного населення Америки протягом цієї засухи, що, як можна побачити з річних кілець, тривала десятиліттями.

Історично відомо, що влітку населення Великої Британії в більшій мірі страждало від надмірних опадів, ніж від засухи, оскільки вони могли привести до неврожаю. Інформація щодо клімату, збережена в стародавніх британських дубах розкриває періоди, коли Велика Британія та Європа стикалися з тим, що декілька років поспіль погода влітку була вологою та прохолодною.

Одна з таких подій відбулася близько 1310 року. Вона відома як «аномалія Данте» – це сільськогосподарська криза, що призвела до втрати однієї шостої населення Європи, коли надзвичайно дощове літо стало причиною страшного неврожаю та голоду.

Історія клімату минулих часів, яку дерева зберігають у своїх стовбурах, дає нам дивовижну можливість зрозуміти, наскільки тісно переплетені соціальна та кліматична стабільності. Вона змушує замислитися над тим, яке майбутнє ми створюємо для себе.

Стаття впершебулаопублікованаанглійськоюмовоюпідзаголовком«How using tree rings to look into the past can teach us about the climate changes we face in the future» в журналі The Conversation 2 листопада 2021 р.

Переклала Каріна Булацел.