1-летние сталагмиты из пещеры в Индии показывают, что сезон дождей не так уж и надежен: их кольца раскрывают историю долгих и смертоносных засух.

В отдаленной пещере на северо-востоке Индии дождевая вода медленно капала с потолка в одних и тех же местах на протяжении более 1000 лет.С каждой каплей минералы в воде накапливаются на нижнем этаже, медленно вырастая в башни из карбоната кальция, известные как сталагмиты.

Эти сталагмиты — больше, чем просто геологические чудеса: их слои, как годичные кольца, отражают историю осадков в регионе.Они также несут предупреждение о возможности катастрофических многолетних засух в будущем.

Анализируя геохимию этих сталагмитов в новое исследование опубликовано в сентябре.19 декабря 2022 года в Трудах Национальной академии наук нам удалось создать наиболее точную хронологию летних индийских муссонов за последнее тысячелетие.В нем документально показано, как Индийский субконтинент часто переживал длительные и жестокие засухи, не похожие ни на одну из тех, что наблюдались за последние 150 лет достоверных данных. муссонные осадки измерения.

Обнаруженные нами периоды засухи поразительно синхронны с исторические отчеты о засухах, голоде, события массовой смертности и геополитические изменения в регионе.

Они показывают, как упадок Империи Великих Моголов и текстильной промышленности Индии в 1780-х и 1790-х годах совпал с самым суровым 30-летним периодом засухи за тысячелетие.Глубина и продолжительность засухи могли вызвать массовые неурожаи и уровень голода. обсуждается в письменных документах в то время.

Еще одна продолжительная засуха включает в себя голод в Декане 1630-1632 годов, одну из самых разрушительных засух в истории Индии.Миллионы людей погибли из-за неурожая.Примерно в то же время сложнейшая столица Великих Моголов Фатехпур-Сикри был заброшен. и Королевство Гуге рухнуло в западном Тибете.

Наши выводы сегодня имеют важное значение для планирования водных ресурсов в условиях потепления, особенно для Индии, которая с ее обширной сельскохозяйственной промышленностью, зависящей от муссонов, находится на пути к скоро стану самым густонаселенным страна на планете.

Почему история муссонов имеет значение

Ученые начали систематически измерять муссонные осадки в Индии с помощью приборов примерно в 1870-х годах.С тех пор Индия пережила около 27 широкомасштабных засух регионального масштаба.Среди них только один – с 1985 по 1987 годы – был засухой, длившейся три года подряд или даже хуже.

Очевидная стабильность индийского муссона в этих данных может привести к предположению, что ни длительные засухи, продолжающиеся несколько лет, ни частые засухи не являются внутренними аспектами его изменчивости.Эта, казалось бы, обнадеживающая точка зрения в настоящее время определяет современную инфраструктуру водных ресурсов региона.

Однако сталагмиты, свидетельствующие о продолжительных и сильных засухах за последние 1000 лет, рисуют иную картину.

Это указывает на то, что короткий инструментальный период не охватывает весь диапазон изменчивости индийских муссонов.Это также поднимает вопросы о текущих водных ресурсах региона, политике устойчивости и смягчения последствий, которые не учитывают возможность затяжных засух в будущем.

Как сталагмиты отражают историю муссонов в регионе?

Чтобы восстановить прошлые изменения количества осадков, мы проанализировали сталагмиты из пещеры Маумлух недалеко от города Черапунджи в штате Мегхалая. одно из самых влажных мест в мире.

Сталагмиты — это конусообразные структуры, которые медленно растут с нуля, обычно со скоростью около одного миллиметра каждые 10 лет.В их слоях роста заключено незначительное количество урана и других элементов, которые были приобретены, когда дождевая вода проникла в камни и почву над пещерой.Со временем уран, запертый в сталагмитах, распадается на торий с предсказуемой скоростью, поэтому мы можем определить возраст каждого слоя роста сталагмитов по формуле измерение соотношения урана и тория.

Кислород в молекулах дождевой воды представлен двумя основными типами изотопов – тяжелым и легким.По мере роста сталагмитов они закрепляют в своей структуре соотношение изотопов кислорода просачивающейся дождевой воды, которая просачивается в пещеру.Небольшие изменения в этом соотношении могут быть вызваны различными климатическими условиями в момент первоначального выпадения дождевой воды.

Наш предыдущие исследования в этой области показали что изменения в соотношениях изотопов кислорода в дождевой воде и, следовательно, в сталагмитах отслеживают изменения в относительном изобилии различных источников влаги, которые способствуют выпадению летних муссонных осадков.

В годы, когда муссонная циркуляция слаба, осадки здесь в основном образуются из влаги, испаряющейся из близлежащего Аравийского моря.Однако в годы сильных муссонов атмосферная циркуляция приносит в этот район обильное количество влаги из южной части Индийского океана.

Два источника влаги имеют совершенно разные характеристики изотопов кислорода, и это соотношение точно сохраняется в сталагмитах.Мы можем использовать этот ключ, чтобы узнать об общей силе муссонов в момент формирования сталагмита.Мы собрали воедино история муссонных осадков извлекая незначительное количество карбоната кальция из его годовых колец, а затем измеряя соотношение изотопов кислорода.Чтобы привязать наши климатические данные к точным календарным годам, мы измерили соотношение урана и тория.

Следующие шаги

Палеоклиматические записи обычно могут рассказать, что, где и когда что-то произошло.Но зачастую они сами по себе не могут ответить, почему и как что-то произошло.

Наше новое исследование показывает, что затяжные засухи часто случались в течение последних тысячелетий, но у нас нет хорошего понимания того, почему в те годы не было муссонов.Подобные исследования с использованием гималайских ледяных кернов, колец деревьев и других пещер также выявили затяжные засухи, но столкнулись с той же проблемой.

На следующем этапе нашего исследования мы объединимся с разработчиками климатических моделей для проведения скоординированных исследований с использованием прокси-моделирования, которые, как мы надеемся, дадут более глубокое понимание динамики климата, которая вызывала и поддерживала такие продолжительные периоды засухи в течение последнего тысячелетия.