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全球温度变化影响地球的水循环

水稻科学家和合作者创建独特的数据集,以提高气候建模的准确性和降雨量预测

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西尔维娅·迪伊(Sylvia Dee)是莱斯大学地球、环境与行星科学以及土木与环境工程的助理教授。(照片由Sylvia Dee/莱斯大学提供)

了解气候变化如何影响地球的水循环对于制定明智、有效的水和气候政策至关重要,尤其是在人们日益关注水资源短缺的情况下。

莱斯大学气候科学家西尔维亚·迪伊(Sylvia Dee)和一个国际合作者团队的一项新研究揭示了过去2000年全球温度变化对地球水文循环的影响。

通过追踪水同位素⎯不同原子 质量 的原子类型⎯以及保存在沉积物、岩石、树木年轮、珊瑚、冰盖和其他自然档案中的气候数据,研究人员发现,当全球温度较高时,雨水和其他环境水的同位素含量会变得更加高。

“同位素是了解水文循环过去变化的非常强大的工具,”地球,环境与行星科学以及土木与环境工程助理教授Dee说。“我擅长的一件事是将水同位素示踪剂添加到气候模型中,并利用它们来了解水循环中过去的变化。

水循环是复杂的,特别是降雨的地理变化比气温要剧烈得多。这使得科学家很难评估过去2000年来降雨量的变化。

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圣路易斯华盛顿大学的布朗文·科内基(Bronwen Konecky)从秘鲁西比纳科查湖收集的湖泊沉积物中分类材料。(摄影:Thomas Malkowicz/圣路易斯华盛顿大学)

“我们决定从水同位素记录开始,因为它们反映了整体信号,并且因为它们被记录在各种不同的自然档案中,”圣路易斯华盛顿大学地球,环境和行星科学助理教授Bronwen Konecky说。“这是在过去2000年中重建全球干旱或降雨模式的第一步。

Dee和PAGES Iso2k项目团队的气候建模人员(包括来自10个国家的30多名研究人员)将水同位素建模数据与为该项目收集的大量古气候数据集相结合。Dee说,这种信息合并将使评估气候模型的准确性成为可能,因为它们与从数据集推断的变异模式的一致性。

“这真的很重要,因为如果我们想使用气候模型来预测未来的降雨量,我们必须确保它们正确地达到了过去的目标,”迪伊说。“这是我们检查他们的物理方案是否正确的方法之一。

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圣路易斯华盛顿大学的布朗文·科内基(Bronwen Konecky)在秘鲁的西比纳科查湖(Lake Sibinacocha)进行了古气候调查。(摄影:Thomas Malkowicz/圣路易斯华盛顿大学)

该团队从数百项研究中收集、整理并有时将其数字化的数据集,以构建用于分析的数据库。该小组最终得到了759个不同的时间序列,代表了世界上最大的水同位素代理记录综合数据库。

“这里的主要进步是,我们根据来自世界各地的真实测量结果创建了这个非常全面的数据库,”Dee说。“拥有这些记录真是太神奇了——来自安第斯山脉顶部的冰芯、来自热带太平洋的珊瑚或来自喜马拉雅山的树木年轮——并看到它们显示出水循环如何随时间变化的连贯信号。

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老挝湄公河上空的雷暴。(摄影:Chris Havlin)

“能够将这些数据类型集中在一个屋檐下,使我们能够对气候变暖下全球水循环变化模式进行大规模分析,这是非常新颖的。我认为这个数据集将是一个非常强大的工具,可以了解不同地区未来降雨量的变化。

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亚利桑那大学的黛安·汤普森(Diane Thompson)在加拉帕戈斯群岛钻探珊瑚。(照片由Diane Thompson/亚利桑那大学提供)

该研究得到了瑞士科学院、美国国家科学基金会(1805141、1433408、1948746、1805143、2202794、2145725、2103035、2002444、1945479、1931242、2002460、2102931、1805702、1349595、1652274、1504267、1737716、2044616、1847791)、中国科学院、大卫和露西尔·帕卡德基金会、澳大利亚研究委员会(DP170100557、CE170100023、DP190102782、LP210300691、FT160100029)、中南部气候适应科学中心合作协议 (G19AC00086)、西班牙国家研究委员会 (RYC-2013-14073, LINKA20102, CEX2018-000794-S)、国家海洋和大气管理局 (NA18OAR4310427)、德国联邦教育和研究部 (01LP1922A, 21-17-00006)、德国研究基金会 (OP217/2-1、OP217/3-1、OP217/4-1)、加拿大自然科学与工程研究委员会发现基金 (RGPIN-2016-06730、RGPIN-2021-03888)、澳大利亚特别研究计划南极科学卓越中心(SR200100008),澳大利亚研究委员会极端气候卓越中心(CE170100023)和澳大利亚南极分部赠款(757,4061,4062,4537)。

同行评议论文:

“过去两千年全球相干水循环对温度变化的响应” |自然地球科学 |DOI: 10.1038/s41561-023-01291-3

作者:布朗文·科内基、尼古拉斯·麦凯、乔治娜·法尔斯特、萨曼莎·史蒂文森、马特·费舍尔、艾丽莎·阿特伍德、黛安·汤普森、马修·琼斯、乔纳森·泰勒、克里斯汀·德隆、贝伦·马特拉特、伊丽莎白·托马斯、杰西卡·康罗伊、西尔维娅·迪、卢卡斯·琼克斯、奥尔加·丘拉科娃、佐尔坦·克恩、托马斯·欧宝、特雷弗·波特、侯赛因·萨亚尼、格热戈兹·斯克日佩克、内里莉·艾布拉姆、克尔斯汀·布劳恩、马修·卡雷、奥利维尔·卡塔帕尼斯、莱亚·科马斯-布鲁、马克·柯伦、艾米莉·达西、 迈克尔·戴宁格、德米特里·迪文、亚历山德罗·因卡博纳、达雷尔·考夫曼、尼基塔·考沙尔、罗伯特·克莱贝、汉娜·科卢斯、纪尧姆·勒杜克、什雷亚·马纳加夫、P·格雷厄姆·莫廷、安德鲁·莫伊、阿纳伊斯·奥尔西、贾德森·帕廷、海蒂·鲁普、玛丽-亚历山大·西克雷、吕西安·冯·冈滕和吉村圭

https://www.nature.com/articles/s41561-023-01291-3

图片下载:

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/10/Dee_Feb2023-6098-sm-1.jpg
图片说明:西尔维亚·迪伊(Sylvia Dee)是莱斯大学地球、环境与行星科学以及土木与环境工程助理教授。(照片由Sylvia Dee/莱斯大学提供)

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图片说明:圣路易斯华盛顿大学的布朗文·科内基(Bronwen Konecky)从秘鲁西比纳科查湖(Lake Sibinacocha)收集的湖泊沉积物中分类材料。(摄影:Thomas Malkowicz/圣路易斯华盛顿大学)

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图片说明:布法罗大学副教授伊丽莎白·托马斯(Elizabeth K. Thomas)和一位同事正在研究在格陵兰岛收集的湖泊沉积物。(摄影:Margie Turrin)

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图片说明:亚利桑那大学的黛安·汤普森(Diane Thompson)在加拉帕戈斯群岛钻探珊瑚。(照片由Diane Thompson/亚利桑那大学提供)

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图片说明:布法罗大学(University at Buffalo)的博士生卡莉·普林斯(Karlee Prince)拿着在格陵兰岛收集的湖泊沉积物岩芯。(摄影:Elizabeth K. Thomas)

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/11/DSCF3216.jpg
图片说明:老挝湄公河上空的雷暴。(摄影:Chris Havlin)

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图片说明:圣路易斯华盛顿大学的布朗文·科内基(Bronwen Konecky)在秘鲁的西比纳科查湖(Lake Sibinacocha)进行了古气候调查。(摄影:Thomas Malkowicz/圣路易斯华盛顿大学)

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图片说明:澳大利亚国立大学的乔治·法尔斯特(Georgy Falster)展示数据。(照片由Georgy Falster/澳大利亚国立大学提供)

相关故事:

大多数但不是全部的德克萨斯州教练都表示他们将为气候变化制定计划:
https://news.rice.edu/news/2022/most-not-all-texas-coaches-say-they’ll-plan-climate-change (英语)

西尔维亚·迪伊(Sylvia Dee)获得奖学金以启动墨西哥湾研究:
https://news.rice.edu/news/2021/sylvia-dee-wins-fellowship-launch-gulf-mexico-study

链接:

迪伊实验室:https://sylviadeeclimate.org/

地球、环境与行星科学系:https://eeps.rice.edu/

威斯自然科学学院:https://naturalsciences.rice.edu/

土木与环境工程系:https://cee.rice.edu/

George R. Brown 工程学院:https://engineering.rice.edu/

关于大米:

莱斯大学位于休斯顿占地300英亩的森林校园内,一直被《美国新闻与世界报道》评为全美排名前20的大学之一。赖斯拥有备受推崇的建筑学院、商学院、继续教育学院、工程学院、人文学院、音乐学院、自然科学学院和社会科学学院,并且是贝克公共政策研究所的所在地。莱斯大学拥有 4,552 名本科生和 3,998 名研究生,本科生与教师的比例略低于 6 比 1。它的住宿学院系统建立了紧密联系的社区和终生的友谊,这只是赖斯在大量种族/阶级互动方面排名第一,在生活质量方面排名第四的原因之一。赖斯大学还被Kiplinger’s Personal Finance评为私立大学中最具价值的大学。

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://news.rice.edu/news/2023/global-temperature-variations-impact-planets-water-cycle