洞穴钟乳石的同位素显示更强烈和更频繁的雷暴与全球气候变化有关

该研究结果由得克萨斯农工大学地球科学学院的科学家Christopher Maupin、Courtney Schumacher和Brendan Roark与其他研究人员共同撰写，最近发表在《自然-地球科学》上。

在这项研究中，研究人员分析了得克萨斯州洞穴中3万至5万年前的钟乳石中的氧同位素，以了解过去雷暴及其持续时间的趋势，使用基于雷达的校准该地区的降雨同位素。他们发现，当风暴制度在千年的时间尺度上从弱组织转变为强组织时，它们与众所周知的最后一个冰川期的全球气候突变相吻合，这发生在大约12万年和11500年前。

通过现代的同步分析，研究人员了解到南部大平原的雷暴与发生在更大范围内的风和水分模式的变化密切相关。了解这些变化和各种关联，不仅有助于重建过去的雷暴发生，而且有助于预测未来的中纬度雷暴模式。

Maupin说：“在南部大平原的洞穴内有代理记录。在南部大平原和得克萨斯州南部可能有成千上万的洞穴。为什么在这些地区没有进行更多的研究？洞穴沉积物作为代用指标是如此有前景。”

Schumacher说，科学家们了解现代的降雨模式，而大型风暴会消耗同位素。“然而，我们不知道未来会发生什么，这项工作将有助于预测未来的风暴趋势，”她说。“如果我们能够运行一个与洞穴记录一致的过去的气候模型，并运行同一个模型向前发展，如果它与洞穴记录相匹配，我们可以更相信它的发现，而不是它们不匹配。在两个模型中，如果有一个模型真的与洞穴同位素相匹配，那么你就可以相信这个模型来理解未来的风暴分布。”

“关于我们通过中尺度对流系统（大型风暴）与非中尺度（小型风暴）的东西获得的大型天气事件，过去发生了什么，这确实是一个重要的问题，”Maupin说。“我们从真正的大风暴中得到如此多的降水，而模型网格无法捕捉到大的天气事件，因为网格本身是如此之大。古气候学有助于组织过去的事件，以形成它们如何对平均气候做出反应的替代记录。”

Schumacher的专业知识被用来与一段时间内发生的各种降雨事件建立联系。她有在全球范围内处理雷达数据和雨水测量的经验。

Schumacher说：“覆盖数百英里的大型风暴在得克萨斯州提供了大约50-80%的雨水。在现代，这些风暴有不同的同位素特征。”她表示，Maupin的研究正在推倒古世界的过时原则，因为你必须研究风暴是如何变大的，是什么影响了它们。

Maupin称：“这些雷暴是如此之大，即使大部分雨水发生在俄克拉荷马州，得克萨斯州的雨水仍然会带有这些巨大风暴的同位素特征。尽管这些系统发生在哪里，但你还是会对其进行指纹识别，而且它们不一定非得是超级本地化的才会被识别。大风暴导致同位素特征的耗尽。你不能仅仅用温度变化来解释钟乳石的变化。”

Celia Lorraine McChesney 和Audrey Housson 是参与该研究的两名本科生研究人员，他们都通过实地工作、合作和高影响力的学习经历学到了很多东西。

"来自洞穴的样本被用作了解德克萨斯古气候的高影响力学习工具，"Maupin说。"其中一名本科生开始对钟乳石进行微磨。我非常幸运能够获得地球科学学院的资源，并与这些有才华的本科生一起进行开创性的研究。"

McChesney说她在实验室做毕业论文的经历是 "非常有价值的"，而且这项研究使她能够旅行和到野外去。

"作为得克萨斯农工大学的一名本科生研究学生，我很自豪能够成为首批在古气候记录中关联气候变化和天气联系的团队之一，"Housson说。"这整个经历为我提供了很好的接触学术界的机会，并使我作为一个科学家更加自信。现在，作为一名地质学家和土木工程师，我正在从事与水资源有关的隧道和水坝等重型民用基础设施项目。我喜欢我的职业与我的本科研究联系在一起，了解气候变化和天气之间的相关性有助于规划未来的水资源。"