กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 11 นาที

ตัวแทน (สภาพภูมิอากาศ)

ในการศึกษาภูมิอากาศในอดีต (" บรรพภูมิอากาศวิทยา ") ตัวแทนภูมิอากาศ คือลักษณะทางกายภาพ เคมี และแม้กระทั่งชีวภาพที่เก็บรักษาไว้ในอดีต ซึ่งใช้แทนการวัดทางอุตุนิยมวิทยา ภูมิอากาศวิทยา...

ตัวแทน (สภาพภูมิอากาศ)

การสร้างแบบจำลองอุณหภูมิโลกในช่วง 2000 ปีที่ผ่านมา โดยใช้การผสมผสานวิธีการตัวแทนต่างๆ

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

ตัวอย่างแกนน้ำแข็งที่ได้จากการเจาะ ภาพถ่ายโดยลอนนี ทอมป์สันศูนย์วิจัยขั้วโลกเบิร์

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 ม.)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

ค่า δ18O และค่า δD สำหรับแกนน้ำแข็งวอสต็อก แอนตาร์กติกา

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

วงปีของต้นไม้ที่เห็นได้จากภาคตัดขวางของลำต้น

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

ปะการังฟอกขาวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของน้ำทะเล

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

ถุงน้ำของไดโนแฟลเจลเลตPeridinium ovatum

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

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
  • 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
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Proxy_(climate)&oldid=1362017122 "

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...