Uralte Klimazonen können uns helfen, die Vergangenheit, aber auch die Zukunft zu verstehen. Vor 23 Millionen Jahren, in einer Zeit, die als Miozän bezeichnet wird, war Connecticut etwa fünf bis sechs Grad wärmer als heute und lag ungefähr dort, wo heute Long Island liegt. Bis zum Ende des Miozäns, vor etwa fünf Millionen Jahren, hatte sich die Erde allmählich abgekühlt, die Antarktis war vergletschert, und es gab auch etwas arktisches Eis.
Dieses Abkühlungsszenario zog ein das Gegenteil Richtung des heutigen sich ändernden Klimas. Ein Unterschied, auf den Assistenzprofessor Tammo Reichgelt vom UConn Department of Earth Sciences hinweist, ist, dass diese Veränderungen in der Vergangenheit allmählich stattfanden, verteilt über 18 Millionen Jahre und nicht nur über einige hundert Jahre, wie bei der derzeitigen Geschwindigkeit der globalen Erwärmung. Das Miozän gibt uns möglicherweise noch einen Einblick in das, was uns in einer wärmeren Zukunft bevorsteht.
Reichgelt leitet ein Forscherteam, darunter Ran Feng vom Department of Earth Sciences, Aly Baumgartner von der Fort Hays State University und Debra A. Willard vom US Geological Survey, die daran arbeiten, die Details des Klimas für diese alte Zeit zu verstehen östlichen Teil der Vereinigten Staaten, der leider ein weißer Fleck auf den Paläoklimakarten ist, sagt Reichgelt. Diese Lücken sind auf weniger fossilreiche Gebiete im Osten zurückzuführen, wahrscheinlich auf eine Kombination aus Gletschererosion und einem Mangel an Sedimentbecken, in denen Materialien abgelagert werden könnten. Ihre neuesten Erkenntnisse veröffentlichten sie in Globaler und planetarischer Wandel.
Angesichts der Herausforderung der Seltenheit von Fossilien für die Region trugen Reichgelt und seine Co-Autoren so viele fossile Informationen wie möglich von Fundstellen entlang der Ostküste zusammen, von pflanzlichen Makrofossilien einschließlich der Überreste von Blättern, Früchten und Blüten Mikrofossilien wie Pollen und Sporen.
„Wir haben eine Streuung verschiedener Fundorte von Fossilien entlang der gesamten Ostküste, von Louisiana bis Vermont, aber nichts Kontinuierliches“, sagt Reichgelt. „Es erzeugt sofort ein bereits buntes Bild, aber es bedeutet nicht unbedingt, dass nichts Interessantes passiert, es macht es nur schwieriger zu interpretieren.“
Die Eigenschaften einer Pflanze spiegeln das Klima wider, in dem sie gewachsen ist; Daher sind Pflanzen ein starker Stellvertreter, um zu entschlüsseln, wie die klimatischen Bedingungen waren. Als Paläobotaniker nutzt Reichgelt diese Hinweise aus versteinerten Pflanzen, um die Details des alten Klimas zu rekonstruieren.
Mit den fossilen Daten setzten die Forscher das Paläoklima zusammen, indem sie sich die heutige Pflanzenverteilung der nächsten lebenden Verwandten der an jedem Standort gefundenen Fossilien ansahen. Diese Informationen ermöglichten es den Forschern, den besten überlappenden Bereich zu erstellen, in dem die Pflanzen unter den heutigen Bedingungen wachsen könnten.
„An einigen dieser Orte gab es tropische Elemente, wie Pollen der Sapodilla-Familie (Sapotaceae) in Massachusetts. Für diese Pflanzen ist es an diesen Standorten heute viel zu kalt, was darauf hindeutet, dass es um einiges wärmer war. Wir haben es quantifiziert und eine am besten passende Hülle für das Klima erstellt, und es gibt uns Bereiche mit einer Unsicherheit von etwa zwei Grad.
Reichgelt erklärt, dass das Bild, das die Daten offenbarten, ziemlich unerwartet sei. Sie teilten die Daten in zwei verschiedene Zeitintervalle ein, das wärmere frühe bis mittlere Miozän und das späte Miozän, als es abkühlte und sich den aktuellen klimatischen Bedingungen annäherte.
Interessanterweise gab es im früheren Zeitintervall nur sehr geringe Temperaturunterschiede zwischen der fossilen Flora aus Vermont und denen aus Florida, sagt Reichgelt. In diesem global wärmeren Klima des frühen Miozäns scheint die Ostküste ein allgemein homogenes Klima gehabt zu haben, mit wärmeren und feuchteren Bedingungen im Nordosten und Bedingungen, die denen des heutigen Südostens nicht unähnlich zu sein scheinen.
Laut Reichgelt deuten die Daten auch auf einen ausgeprägten Unterschied in der Niederschlagssaisonalität im gesamten Gebiet hin, mehr als das, was wir jetzt sehen.
Feng modellierte die klimatischen Bedingungen für das Miozän und das Team verglich die Modelle mit der paläobotanischen Rekonstruktion. Die rekonstruierten Klimadaten stimmten mit den Modellen in Bezug auf den Niederschlag überein, jedoch waren die modellierten Temperaturen höher als von den fossilen Daten angegeben.
„Es stellt sich die Frage, könnte es etwas geben, das die Werksrekonstruktionen beeinflusst? Oder könnte es etwas geben, das die Modellrekonstruktionen beeinflusst? Lange Rede kurzer Sinn, Wärmetransportsysteme wie Meeresströmungen oder Sturmsysteme entlang der Ostküste könnten Wasser und Wärme aus dem Meer transportieren niedrigen Breitengraden zu den hohen Breitengraden, viel effizienter als heute. Da wir nur Beweise vom Land haben, ist das sehr spekulativ“, sagt Reichgelt.
Die Modellierung ist ein iterativer Prozess, und manchmal treten Diskrepanzen zwischen den Modellen und den Proxy-Daten auf, aber Feng und Reichgelt sind Teil einer Gemeinschaftsarbeit, um die Fähigkeiten von Modellen bei der Simulation des miozänen Klimas und die Ursachen für die Diskrepanzen zwischen Modellen und geologischen Daten zu untersuchen. Reichgelt sagt, dass die Informationen hier sicherlich in die Validierung und Verbesserung der Modelle einfließen werden.
Reichgelt verglich die Ergebnisse mit modernen Klimawandelszenarien, die eine Zunahme der Niederschlagssaisonalität prognostizieren, während wir uns durch das 21. Jahrhundert bewegen, wo der Nordosten erwartet wird Zunahme des Dürrerisikos, Zunahme der jährlichen Niederschläge und Zunahme extremer Niederschlagsereignisseim Einklang mit den Ergebnissen in der Arbeit.
Da sich das Klima weiter ändert, deuten die Rekonstruktionsdaten des Paläoklimas darauf hin, dass wir beginnen könnten, eine Homogenisierung des Klimas entlang der Ostküste zu sehen, wo die saisonale Temperatur sehr ähnlich aussieht wie im Südosten, sagt Reichgelt, zum Beispiel im Norden Winter sind viel wärmer und wie südöstliche Winter.
Der warme Winter, den wir derzeit im Nordosten erleben, ist ein typisches Merkmal des frühen bis mittleren Miozäns und könnte in Zukunft häufiger werden, sagt Feng.
Reichgelt fügt einen weiteren interessanten Befund hinzu, der sich auf die von ihnen analysierten Vegetationstypen bezieht, die in einem so homogenen Klima alles andere als homogen waren.
„Die Vegetation war extrem bunt. Wir wissen, dass sie durchgehend bewaldet war, genau wie heute, aber mit allen möglichen verschiedenen Waldtypen. Der Grund, warum das wichtig ist, ist der im Westen und in der Mitte des Kontinents während des Miozäns , gab es einen riesigen Übergang von Wald zu Grasland und das scheint im Osten nicht zu passieren.“
Warum das so ist, will Reichgelt in zukünftigen Studien untersuchen.
Was wir aus dieser Studie lernen sollten, sagt Reichgelt, es sei erstaunlich, so viele Überschneidungen zwischen dem Miozän und beobachteten und modellierten Vorhersagen für den Klimawandel im Osten der Vereinigten Staaten zu finden.
„Ausgehend von den erhöhten Niederschlägen, der Verstärkung der Auswirkungen des Klimawandels nach Norden und den Änderungen der saisonalen Niederschläge scheint die wärmere Welt des Miozäns ein bemerkenswert gutes Analogon für die Zukunft zu sein.“
Mehr Informationen:
Tammo Reichgelt et al, Poleward amplification, saisonaler Niederschlag und Waldheterogenität im Miozän der östlichen USA, Globaler und planetarischer Wandel (2023). DOI: 10.1016/j.gloplacha.2023.104073