¿Qué tan fría se puso la Tierra durante la última edad de hielo? La verdad puede estar en las profundidades de los lagos y podría ayudar a predecir cómo se calentará el planeta nuevamente. Los sedimentos en los lechos de los lagos contienen registros químicos de edades pasadas. entre ellos el estado concurrente de la atmósfera de arriba. Los científicos dirigidos por una profesora de la Universidad de Rice y sus colegas han ideado un nuevo modelo computacional para interpretar lo que revelan.

Sylvia Dee, un profesor asistente de la Tierra, ciencias ambientales y planetarias, y sus colegas han creado un modelo de sistema de proxy de lago computacional para traducir datos de las profundidades de las aguas superficiales del lago de una manera que se relacione más directamente con las variables del modelo climático medibles.

Su trabajo es parte de una plataforma de software pública creada por Dee llamada PRYSM, y se describe en la revista American Geophysical Union Paleoceanografía y Paleoclimatología Los científicos que estudian el clima pasado analizan señales geoquímicas de archivos como corales y núcleos de hielo, o codificado en los anillos de árboles viejos, pero no todo el mundo interpreta los datos de la misma forma. La búsqueda de Dee ha sido diseñar modelos simples que ayuden a interpretar las observaciones del clima pasado de manera más uniforme con los modelos climáticos, y en el proceso hacer que estos archivos invaluables sean más relevantes para los estudios del cambio climático futuro.

"Tenemos simulaciones de modelos climáticos que se remontan a miles de años, "dijo Dee, que se unió a Rice este año. "Nos ayudan a comprender los factores que impulsaron los cambios pasados ​​de temperatura y precipitación, pero tenemos que usar datos climáticos del pasado para fundamentar la verdad de los modelos.

"Por ejemplo, si un modelo climático muestra un fuerte acuerdo con las reconstrucciones de temperatura que tenemos de los lagos, podríamos concluir que la física de este modelo es robusta y que puede hacer un mejor trabajo simulando lo que sucederá bajo el futuro calentamiento antropogénico ".

Los lechos de los lagos almacenan evidencia de la historia climática en sedimentos estratificados que se pueden analizar y fechar mediante la extracción de núcleos. El estudio de Dee utilizó datos de modelos climáticos para explorar y comprender los archivos del lago que los científicos usan para reconstruir las condiciones atmosféricas durante un tiempo determinado.

"Algunas de las historias de temperaturas y precipitaciones más ricas que tenemos en la Tierra provienen de lagos, ", Dijo Dee." La gente ha estado midiendo indicadores en sedimentos durante años, pero no es sencillo comparar esos datos con los modelos climáticos.

"Ahí es donde entro yo, ", dijo." Soy parte de un grupo de científicos centrados en traducir entre lo que los modelos climáticos nos dicen sobre los cambios pasados ​​en el sistema climático y lo que los datos nos dicen ".

Dee y su equipo simularon las temperaturas de los lagos y los archivos climáticos en dos lagos de África, Malawi y Tanganica, que se remonta al último máximo glacial alrededor de 21, 000 años atrás, cuando se estimó que las temperaturas globales eran entre 3 y 5 grados centígrados más frías que en la actualidad.

"Ese es un objetivo claro para los climatólogos, ", dijo." Tenemos pistas del pasado que nos dicen qué tan frío era el continente africano. Es la última vez en la historia del clima de la Tierra que hubo un cambio dramático en el clima medio debido al forzamiento del dióxido de carbono, y lo usamos como banco de pruebas para el rendimiento del modelo climático ".

En el caso de prueba, La simulación de PRYSM reveló que los sustitutos de la temperatura del lago subestimaron los cambios de temperatura del aire. "La gente generalmente asume que las reconstrucciones de la temperatura del lago a partir de sedimentos reflejan los cambios de temperatura del aire, "Dijo Dee." Suponemos que cambian en conjunto. Nuestras simulaciones de modelos muestran que el lago en realidad está amortiguando la señal de temperatura.

"Por ejemplo, si las temperaturas del aire modeladas muestran un calentamiento de 4 grados Celsius desde el último máximo glacial en África y el lago amortigua esa señal a 3 grados, podríamos concluir erróneamente que las temperaturas del aire eran un grado más cálidas de lo que realmente eran. Básicamente, podemos cuantificar cuánto error se podría esperar en nuestra interpretación del cambio de temperatura pasado.

Esos errores los incurre solo en el lago, " ella dijo.

"Es importante saberlo ", Dijo Dee." Estas reconstrucciones de lagos son algunos de los únicos datos disponibles para ayudarnos a comprender cómo evolucionarán las temperaturas en el continente africano en un mundo en calentamiento. Nuestra esperanza es que PRYSM ayude a precisar estos cambios climáticos con mayor confianza ".

El PRYSM de código abierto es la versión 2.0, diseñado explícitamente para modelar archivos climáticos en lagos. Dee construyó la primera versión para modelar núcleos de hielo, corales depósitos de cuevas y celulosa de anillos de árboles.

Ella y sus colegas planean agregar más proxies paleoclimáticos conocidos con el tiempo. Debido a que PRYSM es de código abierto, cualquiera puede acceder al código (a través de GitHub) y mejorarlo.

"Estoy tratando de que todos en las comunidades de modelaje y paleoclima hablen entre sí, ", Dijo Dee." PRYSM es un esfuerzo para que ambas comunidades comprendan que no podemos comparar manzanas con naranjas. Necesitamos comparar los datos del paleoclima y las simulaciones de modelos de una manera más formal, y al hacerlo, Esperamos mejorar drásticamente nuestras interpretaciones de los cambios climáticos pasados.

"Lo mejor de poder obtener instantáneas de las temperaturas en el pasado es que, con suerte, podemos construir una comprensión más amplia de cómo va a reaccionar el planeta al continuo cambio climático antropogénico, ", dijo." Tenemos mediciones directas de lo que sucedió en los últimos 150 años. Pero si miramos más atrás en el tiempo, tenemos mayores cambios en el dióxido de carbono, mayores cambios en el vulcanismo y capas de hielo más grandes en la Tierra. Son martillos pesados. Nos ayudan a comprender cómo reacciona el clima a un forzamiento más fuerte ".