อ่าน 11 นาที
ตัวแทน (สภาพภูมิอากาศ)
ในการศึกษาภูมิอากาศในอดีต (" บรรพภูมิอากาศวิทยา ") ตัวแทนภูมิอากาศ คือลักษณะทางกายภาพ เคมี และแม้กระทั่งชีวภาพที่เก็บรักษาไว้ในอดีต ซึ่งใช้แทนการวัดทางอุตุนิยมวิทยา ภูมิอากาศวิทยา...
ตัวแทน (สภาพภูมิอากาศ)

ในการศึกษาภูมิอากาศในอดีต (" บรรพภูมิอากาศวิทยา ") ตัวแทนภูมิอากาศคือลักษณะทางกายภาพ เคมี และแม้กระทั่งชีวภาพที่เก็บรักษาไว้ในอดีต ซึ่งใช้แทนการวัดทางอุตุนิยมวิทยา ภูมิอากาศวิทยา และสิ่งแวดล้อมโดยตรง[ 1 ]และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างสภาพภูมิอากาศ ขึ้นใหม่ ในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่าในประวัติศาสตร์ของโลกบันทึกสภาพภูมิอากาศทั่วโลก ที่เชื่อถือได้ เพิ่งเริ่มต้นขึ้นในทศวรรษ 1880 และตัวแทนเป็นเพียงวิธีการเดียวที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการกำหนดรูปแบบภูมิอากาศก่อนที่จะมีการบันทึกข้อมูล
มีการศึกษาตัวแทนสภาพภูมิอากาศจำนวนมากจากบริบททางธรณีวิทยาที่หลากหลาย ตัวอย่างของตัวแทน ได้แก่ การวัดไอโซโทปเสถียรจากแกนน้ำแข็งอัตราการเติบโตในวงปีของต้นไม้องค์ประกอบของชนิดของละอองเรณูซากดึกดำบรรพ์ในตะกอนทะเลสาบหรือฟอรามินิเฟอราในตะกอนมหาสมุทร โปรไฟล์อุณหภูมิของหลุมเจาะและไอโซโทปเสถียรและแร่ธาตุของปะการังและหินงอกหินย้อยคาร์บอเนตในแต่ละกรณี ตัวบ่งชี้ตัวแทนได้รับอิทธิพลจากพารามิเตอร์สภาพภูมิอากาศตามฤดูกาลเฉพาะ (เช่น อุณหภูมิฤดูร้อนหรือความเข้มของมรสุม) ในช่วงเวลาที่พวกมันถูกวางลงหรือเติบโต การตีความตัวแทนสภาพภูมิอากาศต้องอาศัยการศึกษาเสริมหลายอย่าง รวมถึงการสอบเทียบความไวของตัวแทนต่อสภาพภูมิอากาศและการตรวจสอบข้ามระหว่างตัวบ่งชี้ตัวแทน[ 2 ]
ตัวแทนสามารถนำมารวมกันเพื่อสร้างการสร้างอุณหภูมิขึ้นใหม่ได้นานกว่าบันทึกอุณหภูมิจากเครื่องมือวัดและสามารถให้ข้อมูลประกอบการอภิปรายเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนและประวัติศาสตร์ภูมิอากาศ การกระจายทางภูมิศาสตร์ของบันทึกตัวแทน เช่นเดียวกับบันทึกจากเครื่องมือวัด ไม่สม่ำเสมอเลย โดยมีบันทึกมากกว่าในซีกโลกเหนือ[ 3 ]
พร็อกซี
ในทางวิทยาศาสตร์ บางครั้งจำเป็นต้องศึกษาตัวแปรที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรง ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ "วิธีการตัวแทน" โดยการวัดตัวแปรที่สัมพันธ์กับตัวแปรที่สนใจ แล้วนำค่าที่ได้มาใช้ในการคาดการณ์ค่าของตัวแปรที่สนใจ วิธีการตัวแทนมีประโยชน์อย่างยิ่งในการศึกษาภูมิอากาศในอดีต ในช่วงเวลาที่ไม่สามารถวัดอุณหภูมิได้โดยตรง
ข้อมูลตัวแทนส่วนใหญ่จำเป็นต้องได้รับการปรับเทียบกับข้อมูลวัดอุณหภูมิที่เป็นอิสระ หรือเทียบกับตัวแทนที่ได้รับการปรับเทียบโดยตรงมากกว่า ในช่วงเวลาที่ทับซ้อนกัน เพื่อประเมินความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและตัวแทน จากนั้นจึงใช้ประวัติที่ยาวนานกว่าของตัวแทนเพื่อสร้างอุณหภูมิจากช่วงเวลาก่อนหน้าขึ้นมาใหม่
แกนน้ำแข็ง
การเจาะ

แกนน้ำแข็งเป็นตัวอย่างทรงกระบอกจากภายในแผ่นน้ำแข็งในภูมิภาคกรีนแลนด์แอนตาร์กติกาและอเมริกาเหนือ[ 4 ] [ 5 ]ความพยายามในการสกัดครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1956 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปีธรณีฟิสิกส์สากลในฐานะวิธีการสกัดดั้งเดิมห้องปฏิบัติการวิจัยและวิศวกรรมภูมิภาคเย็นของกองทัพสหรัฐฯใช้สว่านไฟฟ้าดัดแปลงยาว80 ฟุต (24 ม.) ในปี 1968 ที่ แคมป์เซ็นจูรีกรีนแลนด์และสถานีเบิร์ดแอนตาร์กติกาเครื่องจักรของพวกเขาสามารถเจาะผ่านน้ำแข็งหนา15–20 ฟุต (4.6–6.1 ม.) ได้ ใน 40–50 นาที ตัวอย่างแกน น้ำแข็ง มีความลึกตั้งแต่ 1,300 ถึง3,000 ฟุต (910 ม.) 4 +มีเส้นผ่านศูนย์กลาง1/4 นิ้ว (110 มม.)และยาว 10 ถึง 20 ฟุต (6.1 ม.) ตัวอย่าง ที่ลึกกว่า ซึ่งมีความยาว 15 ถึง 20 ฟุต (6.1 ม.)ไม่ใช่เรื่องแปลก ทีม ขุดเจาะ แต่ละ ทีมที่ตามมาจะปรับปรุงวิธีการของตนในแต่ละครั้งที่ทำการเจาะใหม่ [ 6 ]
พร็อกซี

อัตราส่วนระหว่างไอโซโทปของโมเลกุลน้ำ16Oและ18Oในแกนน้ำแข็งช่วยในการกำหนดอุณหภูมิและการสะสมของหิมะในอดีต [ 4 ] ไอโซโทปที่หนักกว่า ( 18O )จะควบแน่นได้ง่ายกว่าเมื่ออุณหภูมิ ลดลงและตกลงมา เป็นฝนได้ง่ายกว่าในขณะที่ไอโซโทปที่เบากว่า ( 16O ) ต้องการสภาวะที่เย็นกว่าจึงจะตกเป็นฝนได้ ยิ่ง ต้องเดินทางไป ทางเหนือ มากเท่าไหร่ จึงจะพบระดับ ไอโซโทป 18O ที่สูงขึ้น ช่วงเวลานั้นก็จะยิ่งอบอุ่นมากขึ้นเท่านั้น[ 7 ]
นอกจากไอโซโทปของออกซิเจนแล้ว น้ำยังประกอบด้วยไอโซโทปของไฮโดรเจน ได้แก่1Hและ2Hซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า H และ D (สำหรับดิวเทอเรียม ) ซึ่งใช้เป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิเช่นกัน โดยปกติแล้ว แกนน้ำแข็งจากกรีนแลนด์จะถูกวิเคราะห์หาค่า δ¹⁸O และแกนน้ำแข็งจากแอนตาร์กติกาจะถูกวิเคราะห์หาค่า δ-ดิวเทอเรียมแกนน้ำแข็งที่วิเคราะห์ทั้งสองค่าจะแสดงความไม่สอดคล้องกัน(ในภาพδ¹⁸Oคือค่าของอากาศที่ถูกกักไว้ ไม่ใช่น้ำแข็ง ส่วนδDคือค่าของน้ำแข็ง)
ฟองอากาศในน้ำแข็งซึ่งมีก๊าซเรือนกระจก ที่ถูกกักไว้ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนยังช่วยในการกำหนดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอดีตได้อีกด้วย[ 4 ]
ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2532 ถึง พ.ศ. 2535 โครงการเจาะแกนน้ำแข็งกรีนแลนด์ของยุโรปได้เจาะในกรีนแลนด์ ตอนกลาง ที่พิกัด 72° 35' เหนือ, 37° 38' ตะวันตก น้ำแข็งในแกนนั้นมีอายุ 3840 ปีที่ความลึก 770 เมตร อายุ 40,000 ปีที่ความลึก 2521 เมตร และอายุ 200,000 ปีขึ้นไปที่ระดับหินฐาน 3029 เมตร [ 8 ]แกนน้ำแข็งในแอนตาร์กติกาสามารถเปิดเผยบันทึกสภาพภูมิอากาศในช่วง 650,000 ปีที่ผ่านมาได้[ 4 ]
แผนที่แสดงตำแหน่งและรายชื่อ สถานที่เจาะ แกนน้ำแข็ง ทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา สามารถดูได้ที่เว็บไซต์ของ ห้อง ปฏิบัติการแกนน้ำแข็งแห่งชาติ[ 5 ]
วงปีของต้นไม้

การศึกษาภูมิอากาศจาก วงปีของต้นไม้ (Dendroclimatology) คือวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการกำหนดสภาพภูมิอากาศในอดีตจากต้นไม้ โดยอาศัยคุณสมบัติของวงปีเป็นหลัก วงปีของต้นไม้จะกว้างขึ้นเมื่อสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการเจริญเติบโต และแคบลงเมื่อสภาพแวดล้อมไม่เอื้ออำนวย ปัจจัยหลักสองประการคือ อุณหภูมิและความชื้น/ปริมาณน้ำ คุณสมบัติอื่นๆ ของวงปี เช่น ความหนาแน่นสูงสุดของเนื้อไม้ช่วงปลาย (MXD) ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวแทนที่ดีกว่าความกว้างของวงปีเพียงอย่างเดียว การใช้วงปีของต้นไม้ นักวิทยาศาสตร์ได้ประมาณสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่นหลายแห่งในช่วงหลายร้อยถึงหลายพันปีที่ผ่านมา โดยการรวมการศึกษาจากวงปีของต้นไม้หลายๆ ครั้ง (บางครั้งร่วมกับบันทึกตัวแทนสภาพภูมิอากาศอื่นๆ) นักวิทยาศาสตร์ได้ประมาณสภาพภูมิอากาศในอดีตทั้งในระดับภูมิภาคและระดับโลก (ดูบันทึกอุณหภูมิในช่วง 1000 ปีที่ผ่านมา )
ใบไม้ฟอสซิล
นักบรรพภูมิอากาศวิทยามักใช้ฟันใบไม้เพื่อสร้างอุณหภูมิเฉลี่ยรายปีในสภาพภูมิอากาศในอดีต และใช้ขนาดใบไม้เป็นตัวแทนของปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรายปี[ 9 ]ในกรณีของการสร้างปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยรายปี นักวิจัยบางคนเชื่อว่า กระบวนการ ทางทาโฟโนมิกทำให้ใบไม้ขนาดเล็กมีจำนวนมากเกินไปในบันทึกฟอสซิล ซึ่งอาจทำให้การสร้างใหม่เกิดความคลาดเคลื่อนได้10 ] อย่างไรก็ตามงานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าบันทึกฟอสซิลใบไม้อาจไม่ได้มีความคลาดเคลื่อนไปทางใบไม้ขนาดเล็กอย่างมีนัยสำคัญ[ 11 ]แนวทางใหม่ๆ ดึงข้อมูลเช่น ปริมาณ CO2ของบรรยากาศในอดีตจากปาก ใบฟอสซิล และองค์ประกอบไอโซโทป โดยวัดความเข้มข้นของ CO2 ในเซลล์ศึกษาในปี 2014 สามารถใช้อัตราส่วนไอโซโทปคาร์บอน-13 เพื่อประมาณปริมาณ CO2 ความไวของสภาพภูมิอากาศต่อความเข้มข้น ของ ที่สูงขึ้น[ 12 ]
บ่อเจาะ
อุณหภูมิ ในหลุมเจาะถูกใช้เป็นตัวแทนของอุณหภูมิ เนื่องจากความร้อนที่ถ่ายเทผ่านพื้นดินนั้นช้า การวัดอุณหภูมิที่ระดับความลึกต่างๆ ในหลุมเจาะ ซึ่งปรับให้เข้ากับผลกระทบของความร้อนที่ลอยขึ้นจากภายในโลก สามารถ " กลับด้าน " (สูตรทางคณิตศาสตร์เพื่อแก้สมการเมทริกซ์) เพื่อสร้างชุดค่าอุณหภูมิพื้นผิวที่ไม่ซ้ำกัน คำตอบนั้น "ไม่ซ้ำกัน" เพราะมีการสร้างอุณหภูมิพื้นผิวขึ้นใหม่ได้หลายแบบที่สามารถสร้างโปรไฟล์อุณหภูมิในหลุมเจาะเดียวกันได้ นอกจากนี้ เนื่องจากข้อจำกัดทางกายภาพ การสร้างใหม่จึง "เลือนราง" อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และจะเลือนรางมากขึ้นเมื่อย้อนกลับไปในอดีต เมื่อสร้างอุณหภูมิขึ้นใหม่ในช่วงประมาณปี ค.ศ. 1500 หลุมเจาะมีความละเอียดเชิงเวลาเพียงไม่กี่ศตวรรษ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ความละเอียดของหลุมเจาะอยู่ที่เพียงไม่กี่ทศวรรษ ดังนั้นจึงไม่เป็นประโยชน์ในการตรวจสอบบันทึกอุณหภูมิจากเครื่องมือ[ 13 ] [ 14 ]อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วสามารถเปรียบเทียบกันได้[ 3 ]การยืนยันเหล่านี้ทำให้ผู้เชี่ยวชาญด้านภูมิอากาศโบราณมั่นใจว่าพวกเขาสามารถวัดอุณหภูมิเมื่อ 500 ปีที่แล้วได้ โดยสรุปคือใช้มาตราส่วนความลึกประมาณ492 ฟุต (150 เมตร)เพื่อวัดอุณหภูมิเมื่อ 100 ปีที่แล้ว และ1,640 ฟุต (500 เมตร)เพื่อวัดอุณหภูมิเมื่อ 1,000 ปีที่แล้ว[ 15 ]
บ่อเจาะมีข้อได้เปรียบอย่างมากเหนือตัวแทนอื่นๆ หลายอย่างตรงที่ไม่ต้องมีการสอบเทียบ: เพราะเป็นอุณหภูมิที่แท้จริง อย่างไรก็ตาม บ่อเจาะจะบันทึกอุณหภูมิพื้นผิว ไม่ใช่อุณหภูมิใกล้พื้นผิว (1.5 เมตร) ที่ใช้สำหรับการสังเกตสภาพอากาศ "พื้นผิว" ส่วนใหญ่ ซึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมากภายใต้สภาวะสุดขั้วหรือเมื่อมีหิมะบนพื้นผิว ในทางปฏิบัติ เชื่อกันว่าผลกระทบต่ออุณหภูมิในบ่อเจาะนั้นโดยทั่วไปมีน้อย แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดประการที่สองคือการปนเปื้อนของบ่อโดยน้ำใต้ดินอาจส่งผลต่ออุณหภูมิ เนื่องจากน้ำ "นำพา" อุณหภูมิที่ทันสมัยกว่ามาด้วย เชื่อกันว่าผลกระทบนี้โดยทั่วไปมีน้อย และใช้ได้กับพื้นที่ที่มีความชื้นสูงมาก[ 13 ]แต่จะไม่ใช้กับแกนน้ำแข็งที่บริเวณนั้นยังคงแข็งตัวตลอดทั้งปี
มีการใช้หลุมเจาะมากกว่า 600 หลุมทั่วทุกทวีปเป็นตัวแทนในการสร้างอุณหภูมิพื้นผิวขึ้นใหม่[ 14 ]หลุมเจาะที่มีความหนาแน่นสูงสุดอยู่ในทวีปอเมริกาเหนือและยุโรปโดยทั่วไปแล้วความลึกในการเจาะจะอยู่ระหว่าง 200 ถึงมากกว่า 1,000 เมตรลงไปในเปลือกโลกหรือแผ่นน้ำแข็ง[ 15 ]
มีการเจาะหลุมจำนวนเล็กน้อยในแผ่นน้ำแข็ง ความบริสุทธิ์ของน้ำแข็งที่นั่นทำให้สามารถสร้างแบบจำลองได้ยาวนานขึ้น อุณหภูมิในหลุมเจาะของกรีนแลนด์ตอนกลางแสดงให้เห็นว่า "อุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นประมาณ 1°C ± 0.2°C ในช่วง 150 ปีที่ผ่านมา โดยก่อนหน้านั้นมีสภาพอากาศเย็นอยู่หลายศตวรรษ ก่อนหน้านั้นเป็นช่วงเวลาที่อบอุ่นในช่วงประมาณ ค.ศ. 1000 ซึ่งอบอุ่นกว่าช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ประมาณ 1°C" หลุมเจาะในแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกาแสดงให้เห็นว่า "อุณหภูมิในปี ค.ศ. 1 [นั้น] อบอุ่นกว่าช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ประมาณ 1°C" [ 16 ]
อุณหภูมิในหลุมเจาะในกรีนแลนด์เป็นสาเหตุสำคัญของการแก้ไขการสร้างแบบจำลองอุณหภูมิโดยใช้ไอโซโทป ซึ่งเผยให้เห็นว่าสมมติฐานเดิมที่ว่า "ความชันเชิงพื้นที่เท่ากับความชันเชิงเวลา" นั้นไม่ถูกต้อง
ปะการัง

วงแหวนหรือแถบโครงกระดูกปะการังในมหาสมุทร ยังให้ข้อมูลทางด้านภูมิอากาศโบราณเช่นเดียวกับวงปีของต้นไม้ ในปี 2545 มีการตีพิมพ์รายงานเกี่ยวกับการค้นพบของ ดร. ลิซา กรีเออร์ และ ดร. ปีเตอร์ สวาร์ต ซึ่งเป็นผู้ร่วมงานของ มหาวิทยาลัยไมอามีในขณะนั้น เกี่ยวกับไอโซโทปออกซิเจนเสถียรในแคลเซียมคาร์บอเนตของปะการัง อุณหภูมิที่เย็นกว่ามักทำให้ปะการังใช้ไอโซโทปที่หนักกว่าในโครงสร้าง ในขณะที่อุณหภูมิที่อบอุ่นกว่าจะทำให้ไอโซโทปออกซิเจน ปกติ ถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างของปะการัง มากขึ้น ความเค็ม ของน้ำที่หนาแน่นกว่า ก็มีแนวโน้มที่จะมีไอโซโทปที่หนักกว่าด้วย ตัวอย่างปะการังของกรีเออร์จากมหาสมุทรแอตแลนติกถูกเก็บในปี 2537 และมีอายุย้อนกลับไปถึงปี 2578 กรีเออร์กล่าวถึงข้อสรุปของเธอว่า "เมื่อเราดูข้อมูลเฉลี่ยรายปีตั้งแต่ปี 2578 ถึงประมาณปี 2537 เราจะเห็นว่ามันมีรูปร่างเหมือนคลื่นไซน์มันเป็นคาบและมีรูปแบบที่สำคัญของ องค์ประกอบ ไอโซโทปออกซิเจนที่มีจุดสูงสุดประมาณทุกๆ สิบสองถึงสิบห้าปี" อุณหภูมิผิวน้ำมีความสอดคล้องกันโดยมีค่าสูงสุดทุกๆ สิบสองปีครึ่ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการบันทึกอุณหภูมินี้เพิ่งเริ่มปฏิบัติในช่วงห้าสิบปีที่ผ่านมา ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิน้ำที่บันทึกไว้กับโครงสร้างปะการังจึงสามารถย้อนกลับไปได้เพียงเท่านี้[ 17 ]
ละอองเกสร
ละอองเรณูสามารถพบได้ในตะกอน พืชผลิตละอองเรณูในปริมาณมากและทนต่อการเน่าเปื่อยได้ดีมาก สามารถระบุชนิดของพืชได้จากละอองเรณู ชุมชนพืชที่ระบุในพื้นที่ในช่วงเวลาที่สัมพันธ์กันจากชั้นตะกอนนั้น จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศ ความอุดมสมบูรณ์ของละอองเรณูใน ช่วงฤดูหรือปี ของพืชขึ้นอยู่กับสภาพอากาศของเดือนก่อนหน้าบางส่วน ดังนั้นความหนาแน่นของละอองเรณูจึงให้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศในระยะสั้น[ 18 ]การศึกษาละอองเรณูในยุคก่อนประวัติศาสตร์เรียกว่าพาลินวิทยา
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
สมาคม หนูได้รับการยอมรับว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีประโยชน์โดยทั่วไปสำหรับการอนุมานสภาพภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นในอดีต โดยให้ความละเอียดเชิงพื้นที่และเวลาสูงในระดับทางภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่เนื่องจากการกระจายตัวที่บ่อยและแพร่หลายในแหล่งโบราณคดีและแหล่งซากดึกดำบรรพ์ ขอบเขตที่อยู่อาศัยขนาดเล็ก ความเฉพาะเจาะจงของถิ่นที่อยู่ อัตราการสืบพันธุ์สูง และอัตราการวิวัฒนาการที่รวดเร็ว[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]วิธีการขั้นสูง เช่น การรวม แนวทาง การวิเคราะห์ชีวภูมิอากาศเข้ากับแบบจำลองเชิงเส้นผสมทั่วไปเชิงพื้นที่ ได้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างอุณหภูมิพื้นผิวระดับทวีปขึ้นใหม่ รวมถึงอุณหภูมิเฉลี่ยรายปี (MAT) อุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่อบอุ่นที่สุด (MTWA) และอุณหภูมิเฉลี่ยของเดือนที่หนาวที่สุด (MTCO) ในภูมิภาคต่างๆ เช่นพาลีอาร์กติก ตะวันตก สำหรับช่วงเวลาต่างๆ ในอดีต[ 22 ]
ซีสต์ของไดโนแฟลเจลเลต

ไดโนแฟลเจลเลตพบได้ในสภาพแวดล้อมทางน้ำส่วนใหญ่ และในระหว่างวงจรชีวิตของพวกมัน บางชนิดจะสร้างซีสต์ ที่มีผนังอินทรีย์ที่ทนทานสูง เพื่อพักตัวในช่วงที่สภาพแวดล้อมไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโต ความลึกที่พวกมันอาศัยอยู่นั้นค่อนข้างตื้น (ขึ้นอยู่กับการทะลุผ่านของแสง) และมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับไดอะตอมซึ่งเป็นอาหารของพวกมัน รูปแบบการกระจายตัวของพวกมันในน้ำผิวดินมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะทางกายภาพของแหล่งน้ำ และกลุ่มที่อยู่ใกล้ชายฝั่งยังสามารถแยกแยะออกจากกลุ่มในมหาสมุทรได้ การกระจายตัวของไดโนซีสต์ในตะกอนได้รับการบันทึกไว้อย่างดีและมีส่วนช่วยในการทำความเข้าใจสภาพผิวน้ำทะเลโดยเฉลี่ยที่กำหนดรูปแบบการกระจายตัวและความอุดมสมบูรณ์ของกลุ่มสิ่งมีชีวิต ( [ 23 ] ) การศึกษาหลายชิ้น รวมถึง[ 24 ]และ[ 25 ]ได้รวบรวมแกนกล่องและแกนแรงโน้มถ่วงในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือและวิเคราะห์เนื้อหาทางพาลินวิทยาเพื่อกำหนดการกระจายตัวของไดโนซีสต์และความสัมพันธ์กับอุณหภูมิผิวน้ำทะเล ความเค็ม ผลผลิต และการไหลขึ้นของน้ำ ในทำนองเดียวกัน[ 26 ]และ[ 27 ]ใช้แกนกล่องที่ระดับความลึกของน้ำ 576.5 เมตรจากปี 1992 ในแอ่งซานตาบาร์บาราตอนกลางเพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงทางสมุทรศาสตร์และภูมิอากาศในช่วง 40,000 ปีที่ผ่านมาในพื้นที่
ตะกอนทะเลสาบและมหาสมุทร
เช่นเดียวกับการศึกษาตัวแทนอื่นๆ นักบรรพภูมิอากาศวิทยาตรวจสอบไอโซโทปออกซิเจนในตะกอน มหาสมุทร ในทำนอง เดียวกัน พวกเขาวัดชั้นของวาร์ฟ (ตะกอนละเอียดและหยาบหรือดินเหนียวที่สะสมตัว) [ 28 ]ที่เรียงตัวเป็นชั้นในตะกอนทะเลสาบ วาร์ฟของทะเลสาบได้รับอิทธิพลหลักจาก:
- อุณหภูมิในฤดูร้อน ซึ่งแสดงถึงพลังงานที่มีอยู่เพื่อละลายหิมะและน้ำแข็งตามฤดูกาล
- ปริมาณหิมะในฤดูหนาว ซึ่งเป็นตัวกำหนดระดับการรบกวนของตะกอนเมื่อเกิดการละลาย
- ปริมาณน้ำฝน[ 29 ]
ไดอะตอมฟอรามินิเฟอรา เรดิโอลาเรียน ออสทราคอดและคอคโคลิโทฟอร์ เป็นตัวอย่างของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับสภาพของทะเลสาบและมหาสมุทร ซึ่งมักใช้ในการสร้างสภาพภูมิอากาศในอดีต การกระจายตัวของสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในน้ำเหล่านี้และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ถูกเก็บรักษาไว้ในตะกอนเป็นตัวบ่งชี้ที่มีประโยชน์ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสายพันธุ์ที่ถูกเก็บรักษาไว้ในตะกอนทำหน้าที่เป็นเบาะแส นักวิจัยใช้เบาะแสเหล่านี้เพื่อเปิดเผยว่าสภาพภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมเป็นอย่างไรเมื่อสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นตาย[ 30 ]อัตราส่วนไอโซโทปออกซิเจนในเปลือกของพวกมันยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิได้อีกด้วย[ 31 ]
ไอโซโทปของน้ำและการสร้างอุณหภูมิขึ้นใหม่

น้ำทะเลส่วนใหญ่ประกอบด้วยH₂¹⁶O HD¹⁶Oและ H₂¹⁸O ปริมาณเล็กน้อยโดยที่ D หมายถึง ดิว เทอเรียมหรือไฮโดรเจนที่มีนิวตรอนเพิ่มมาหนึ่งตัว ในน้ำทะเลมาตรฐานเฉลี่ยของเวียนนา (VSMOW) อัตราส่วนของ D ต่อ H คือ 155.76 × 10⁻⁶ และ O⁻¹⁸ต่อ O⁻¹⁶ คือ 2005.2 × 10⁻⁶ การแยกไอโซโทป เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงระหว่างสถานะควบแน่นและสถานะไอ : ความดันไอของไอโซโทปที่หนักกว่าจะต่ำกว่า ดังนั้นไอจึงมีไอโซโทปที่เบากว่าอยู่มากกว่า และเมื่อไอควบแน่น ฝนที่ตกลงมาจะมีไอโซโทปที่หนักกว่าเป็นหลัก ความแตกต่างจาก VSMOW แสดงเป็น δ¹⁸O = 1000‰ และมีสูตรที่คล้ายกันสำหรับ δD ค่า δ สำหรับฝนที่ตกลงมาจะมีค่าเป็นลบเสมอ[ 32 ] ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อ δ คือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของมหาสมุทรที่ความชื้นระเหยและบริเวณที่เกิดการตกตะกอนครั้งสุดท้าย เนื่องจากอุณหภูมิของมหาสมุทรค่อนข้างคงที่ ค่า δ จึงสะท้อนถึงอุณหภูมิที่เกิดการตกตะกอนเป็นส่วนใหญ่ เมื่อพิจารณาว่าการตกตะกอนเกิดขึ้นเหนือ ชั้น ผกผันเราจึงเหลือความสัมพันธ์เชิงเส้น:
δ 18 O = aT + b
ค่านี้ได้รับการปรับเทียบเชิงประจักษ์จากการวัดอุณหภูมิและ δ โดยได้ค่า a = 0.67 ‰ /°C สำหรับกรีนแลนด์และ 0.76 ‰/°C สำหรับแอนตาร์กติกา ตะวันออก การปรับเทียบเริ่มต้นทำบนพื้นฐานของ การเปลี่ยนแปลง เชิงพื้นที่ของอุณหภูมิ และสันนิษฐานว่าสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงตามเวลา[ 33 ]เมื่อไม่นานมานี้การวัดอุณหภูมิในหลุมเจาะแสดงให้เห็นว่าสำหรับการเปลี่ยนแปลงระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคอบอุ่น ค่า a = 0.33 ‰/°C [ 34 ]ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคอบอุ่นมีขนาดใหญ่กว่าที่เคยเชื่อกันถึงสองเท่า
การศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2017 ตั้งข้อสงสัยต่อวิธีการก่อนหน้านี้ในการสร้างอุณหภูมิของมหาสมุทรโบราณเมื่อ 100 ล้านปีก่อน โดยชี้ให้เห็นว่าอุณหภูมิค่อนข้างคงที่ในช่วงเวลานั้น ซึ่งเย็นกว่ามาก[ 35 ]
ลิปิดเยื่อหุ้มเซลล์
ตัวบ่งชี้สภาพภูมิอากาศใหม่ที่ได้จากพีท ( ลิกไนต์พีทโบราณ) และดินลิพิดเมมเบรนที่รู้จักกันในชื่อกลีเซอรอลไดอัลคิลกลีเซอรอลเตตระอีเทอร์ (GDGT) ช่วยในการศึกษาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในอดีต ซึ่งควบคุมการกระจายตัวสัมพัทธ์ของไอโซเมอร์ GDGT ที่มีกิ่งก้านสาขาต่างกัน ผู้เขียนงานวิจัยระบุว่า "ลิพิดเมมเบรนที่มีกิ่งก้านสาขาเหล่านี้ผลิตโดยกลุ่มแบคทีเรียในดินแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่ยังไม่ทราบชนิด" [ 36 ]ณ ปี 2018มีการวิจัยมานานกว่าทศวรรษที่แสดงให้เห็นว่าในดินแร่ ระดับการเมทิลเลชันของแบคทีเรีย (brGDGTs) ช่วยในการคำนวณอุณหภูมิอากาศเฉลี่ยรายปี วิธีการตัวแทนนี้ใช้ในการศึกษาภูมิอากาศของยุคพาลีโอจีนตอนต้นณ ขอบเขตยุคครีเทเชียส-พาลีโอจีน และนักวิจัยพบว่าอุณหภูมิอากาศรายปีเหนือพื้นดินและที่ละติจูดกลางมีค่าเฉลี่ยประมาณ 23–29 °C (± 4.7 °C) ซึ่งสูงกว่าผลการค้นพบก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่ 5–10 °C [ 37 ] [ 38 ]
พร็อกซีปลอม
ทักษะของอัลกอริธึมที่ใช้ในการรวมบันทึกตัวแทนเข้ากับการสร้างอุณหภูมิของซีกโลกโดยรวมอาจได้รับการทดสอบโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า " ตัวแทนเสมือน " ในวิธีนี้ เอาต์พุตจากแบบจำลองสภาพภูมิอากาศจะถูกสุ่มตัวอย่างที่ตำแหน่งที่สอดคล้องกับเครือข่ายตัวแทนที่ทราบ และบันทึกอุณหภูมิที่สร้างขึ้นจะถูกเปรียบเทียบกับอุณหภูมิโดยรวม (ที่ทราบ) ของแบบจำลอง[ 39 ]
ดูเพิ่มเติม
- ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลก
- การศึกษาอายุของวงปีจากวงปีของต้นไม้
- ภูมิอากาศวิทยาเชิงประวัติศาสตร์คือการศึกษาภูมิอากาศตลอดช่วงประวัติศาสตร์ของมนุษย์ (ตรงข้ามกับภูมิ อากาศของ โลก )
- แกนน้ำแข็ง
- คาร์สต์ , การสำรวจถ้ำ
- ธรณีวิทยาพายุโบราณ
- เครื่องวัดอุณหภูมิยุคโบราณ
- วิทยาละอองเรณู
- สเปเลโอเทม
อ่านเพิ่มเติม
- "อุณหภูมิในบ่อเจาะยืนยันรูปแบบภาวะโลกร้อน" UniSci. 27 ก.พ. 2544. 7 ต.ค. 2552.
- บรูคเนอร์, โมนิกา. "ภูมิอากาศวิทยาโบราณ: เราจะอนุมานสภาพภูมิอากาศในอดีตได้อย่างไร?" ชีวิตจุลินทรีย์. 29 กันยายน 2551. 23 พฤศจิกายน 2552.
- "การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ 2001: 2.3.2.1 ตัวชี้วัดทางอ้อมของสภาพภูมิอากาศในอดีต" IPCC. 2003. 23 กันยายน 2009.
- "ชั้นปะการังเป็นตัวบ่งชี้ที่ดีสำหรับวัฏจักรภูมิอากาศในมหาสมุทรแอตแลนติก" Earth Observatory. ผู้ดูแลเว็บไซต์: Paul Przyborski. 7 ธันวาคม 2002. 2 พฤศจิกายน 2009.
- "แผนที่แสดงตำแหน่งแกนน้ำแข็ง" ห้องปฏิบัติการแกนน้ำแข็งแห่งชาติ 9 เม.ย. 2552 23 พ.ย. 2552
- "Dendrochronology." พจนานุกรมออนไลน์ Merriam-Webster. Merriam-Webster Online. 2009. 2 ตุลาคม 2009.
- ทีมงานเครือข่ายข่าวสิ่งแวดล้อม. "อุณหภูมิในบ่อเจาะยืนยันภาวะโลกร้อน" CNN.com. 17 กุมภาพันธ์ 2543. 7 ตุลาคม 2552.
- "โครงการเจาะสำรวจแกนดิน GRIP" ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคแห่งชาติ (NCDC) 26 กันยายน 2552
- "วงปีการเจริญเติบโต" สารานุกรมบริแทนนิกา สารานุกรมบริแทนนิกาออนไลน์ 2009 23 ตุลาคม 2009
- Huang, Shaopeng และคณะ “แนวโน้มอุณหภูมิในช่วงห้าศตวรรษที่ผ่านมา สร้างขึ้นใหม่จากอุณหภูมิในหลุมเจาะ” Nature. 2009. 6 ตุลาคม 2009.
- "วัตถุประสงค์ – หลุมเจาะลึกพิเศษโคลา (KSDB) – IGCP 408: 'หินและแร่ธาตุในระดับความลึกมากและบนพื้นผิว'" โครงการขุดเจาะทางวิทยาศาสตร์ภาคพื้นทวีปนานาชาติ 18 กรกฎาคม 2549 6 ตุลาคม 2552
- "ภูมิอากาศวิทยาโบราณ: สมดุลออกซิเจน" หอดูดาวโลก ผู้ดูแลเว็บไซต์: พอล ปริซบอร์สกี 24 พ.ย. 2552
- ชไวงรูเบอร์, ฟริตซ์ ฮันส์. วงแหวนต้นไม้: พื้นฐานและการประยุกต์เดนโดรโครโนโลยีดอร์เดรชท์: 1988.2, 47–8, 54, 256–7.
- Strom, Robert. Hot House.นิวยอร์ก: Praxis, 2007. 255.
- "Varve." พจนานุกรมออนไลน์ Merriam-Webster. Merriam-Webster Online. 2009. 2 พ.ย. 2009.
- Wolff, EW (2000) ประวัติศาสตร์ของชั้นบรรยากาศจากแกนน้ำแข็ง ; ERCA เล่ม 4 หน้า 147–177
ลิงก์ภายนอก
- ตัวชี้วัดสภาพภูมิอากาศทางเคมีณราชสมาคมเคมี 23 มกราคม 2556
- Quintana, Favia และคณะ, 2018 ″การตอบสนองหลายตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและแรงผลักดันจากมนุษย์ในทะเลสาบอันห่างไกลทางตอนใต้ของปาตาโกเนีย (Laguna Las Vizcachas, อาร์เจนตินา) ในช่วง 1.6 kyr ที่ผ่านมา″, Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, เม็กซิโก, VOL. 70 เลขที่ 1 หน้า 173 ‒ 186
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ตัวแทน (สภาพภูมิอากาศ)
ในการศึกษาภูมิอากาศในอดีต (" บรรพภูมิอากาศวิทยา ") ตัวแทนภูมิอากาศ คือลักษณะทางกายภาพ เคมี และแม้กระทั่งชีวภาพที่เก็บรักษาไว้ในอดีต ซึ่งใช้แทนการวัดทางอุตุนิยมวิทยา ภูมิอากาศวิทยา...
พร็อกซี
ในทางวิทยาศาสตร์ บางครั้งจำเป็นต้องศึกษาตัวแปรที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรง ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ "วิธีการตัวแทน" โดยการวัดตัวแปรที่สัมพันธ์กับตัวแปรที่สนใจ แล้วนำค่าที่ได้มาใช้ในการคาดการณ์ค่าของตัวแปรที่สนใจ...
แกนน้ำแข็ง
แกนน้ำแข็ง เป็น ตัวอย่างทรงกระบอก จากภายใน แผ่นน้ำแข็ง ในภูมิภาค กรีนแลนด์ แอนตาร์กติกาและ อเมริกาเหนือ [ 4 ] [ 5 ] ความ พยายามในการสกัดครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1956 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ปีธรณีฟิสิกส์สากล ในฐานะวิธีการสกัดดั้งเดิม...
วงปีของต้นไม้
การศึกษาภูมิอากาศจาก วง ปีของต้นไม้ (Dendroclimatology) คือวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในการกำหนดสภาพภูมิอากาศในอดีตจากต้นไม้ โดยอาศัยคุณสมบัติของวงปีเป็นหลัก วงปีของต้นไม้จะกว้างขึ้นเมื่อสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการเจริญเติบโต และแคบลงเมื่อสภาพแวดล้อมไม่เอื้ออำนวย...