چند سال پیش، دانشمندان جو مک کانل، دکترا، و ناتان چلمن، دکترای DRI، و رابرت مولوانی، دکترای تخصصی، در حین تجزیه و تحلیل نمونه های هسته یخی جزیره جیمز راس قطب جنوب، از بررسی قطب جنوب بریتانیا متوجه چیز غیرعادی شد: افزایش قابل توجهی در سطوح کربن سیاه که از حدود سال 1300 شروع شد و تا امروز ادامه داشت.
کربن سیاه که معمولاً دوده نامیده می شود، یک ذره جاذب نور است که از منابع احتراق مانند سوزاندن زیست توده (مانند آتش سوزی جنگل ها) و اخیراً احتراق سوخت فسیلی به دست می آید. مک کانل، چلمن و مولوانی با همکاری یک تیم بین المللی از دانشمندان از بریتانیا، اتریش، نروژ، آلمان، استرالیا، آرژانتین و ایالات متحده، به دنبال کشف منشاء افزایش غیرمنتظره کربن سیاه جذب شده در خاک شدند. یخ قطب جنوب.
یافته‌های این تیم، که این هفته در Nature منتشر شد، به یک منبع بعید اشاره می‌کند: روش‌های باستانی مائوری‌های سوزاندن زمین در نیوزیلند، که در مقیاسی انجام شده‌اند که بر اتمسفر در سراسر نیمکره جنوبی تأثیر گذاشته و دیگر دوره‌های پیش صنعتی را کوچکتر کرده است. انتشار گازهای گلخانه ای در منطقه طی 2000 سال گذشته.
مک کانل، استاد پژوهشگر هیدرولوژی در DRI که این مطالعه را طراحی و رهبری کرد، گفت: "این ایده که انسان ها در این برهه از تاریخ باعث ایجاد چنین تغییر قابل توجهی در کربن سیاه اتمسفر از طریق فعالیت های پاکسازی زمین شده اند، بسیار شگفت انگیز است."ما قبلاً فکر می کردیم که اگر چند صد سال به عقب برگردید، به دنیایی بکر و ماقبل صنعتی نگاه می کنید، اما از این مطالعه مشخص است که انسان ها بر محیط زیست اقیانوس جنوبی و شبه جزیره قطب جنوب برای مدت طولانی تأثیر گذاشته اند. حداقل در 700 سال گذشته."
ردیابی کربن سیاه تا منبع آن
برای شناسایی منبع کربن سیاه، تیم مطالعه آرایه ای از شش هسته یخی جمع آوری شده از جزیره جیمز راس و قاره قطب جنوب را با استفاده از سیستم تحلیلی منحصر به فرد هسته یخی DRI تجزیه و تحلیل کردند. روش مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل کربن سیاه در یخ اولین بار در آزمایشگاه مک کانل در سال 2007 توسعه یافت.
در حالی که هسته یخی از جزیره جیمز راس افزایش قابل توجهی در کربن سیاه را از حدود سال 1300 نشان داد، با سطوح سه برابری در طول 700 سال پس از آن و در طول 16 به اوج خود رسید. قرنو 17ام، سطوح کربن سیاه در سایت‌های قاره قطب جنوب در همان دوره زمانی نسبتاً ثابت باقی ماند.
Andreas Stohl، دکترای دانشگاه وین، شبیه‌سازی مدل جوی انتقال و رسوب کربن سیاه در اطراف نیمکره جنوبی را هدایت کرد که از یافته‌ها پشتیبانی کرد.
"از مدل‌های ما و الگوی رسوب‌گذاری روی قطب جنوب که در یخ‌ها دیده می‌شود، واضح است که پاتاگونیا، تاسمانی و نیوزلند محتمل‌ترین نقاط منشأ افزایش انتشار کربن سیاه از حدود سال 1300 بوده‌اند. استول.
پس از مشورت با سوابق آتش‌سوزی از هر یک از سه منطقه، تنها یک احتمال قابل دوام باقی ماند: نیوزلند، جایی که سوابق زغال چوب افزایش عمده‌ای در فعالیت آتش‌سوزی در حدود سال ۱۳۰۰ نشان می‌دهد. این تاریخ همچنین با رسیدن تخمینی مصادف شد. استعمار، و متعاقبا سوزاندن بسیاری از مناطق جنگلی نیوزلند توسط مردم مائوری.
با توجه به مساحت نسبتاً کوچک نیوزلند و مسافت (نزدیک به 4500 مایل) این نتیجه گیری شگفت انگیزی بود که دود برای رسیدن به هسته یخی جزیره جیمز راس حرکت می کرد.
"در مقایسه با سوزاندن طبیعی در مکان هایی مانند آمازون، آفریقای جنوبی، یا استرالیا، انتظار ندارید سوزاندن مائوری در نیوزیلند تاثیر زیادی داشته باشد، اما این تاثیر روی اقیانوس جنوبی و شبه جزیره قطب جنوب دارد. چلمن، کارشناس فوق دکتری در DRI گفت. "توانایی استفاده از سوابق هسته یخ برای نشان دادن تاثیرات روی شیمی اتمسفر که به سراسر اقیانوس جنوبی رسیده است، و اینکه بتوانیم آن را به ورود مائوری ها و استقرار در نیوزلند در 700 سال پیش نسبت دهیم، واقعا شگفت انگیز بود."
تأثیر تحقیق
یافته های مطالعه به دلایلی مهم هستند. اول، نتایج پیامدهای مهمی برای درک ما از جو و آب و هوای زمین دارند. مدل‌های اقلیمی مدرن برای پیش‌بینی‌های آینده، به‌ویژه در مورد انتشار و غلظت کربن سیاه جذب‌کننده نور مرتبط با تعادل تشعشعی زمین، به اطلاعات دقیق در مورد آب و هوای گذشته متکی هستند. اگرچه اغلب تصور می‌شود که تأثیرات انسان در دوران پیش از صنعتی شدن در مقایسه با سوخت‌های پس‌زمینه یا طبیعی ناچیز بوده است، این مطالعه شواهد جدیدی ارائه می‌کند مبنی بر اینکه انتشارات ناشی از سوزاندن مرتبط با انسان، جو زمین و احتمالاً آب و هوای آن را خیلی زودتر و در مقیاس‌های بسیار بزرگ‌تر از آن تحت تأثیر قرار داده است. قبلا تصور کرده بود
دوم، ریزش های ناشی از سوزاندن زیست توده سرشار از ریزمغذی هایی مانند آهن است. رشد فیتوپلانکتون‌ها در بیشتر اقیانوس‌های جنوبی از نظر مواد مغذی محدود است، بنابراین افزایش ریزش‌های ناشی از سوختن مائوری احتمالاً منجر به قرن‌ها افزایش رشد فیتوپلانکتون‌ها در مناطق وسیعی از نیمکره جنوبی شده است.
سوم، نتایج آنچه را که درباره زمان ورود مائوری ها به نیوزیلند شناخته شده است، اصلاح می کند، یکی از آخرین مکان های قابل سکونت روی زمین که توسط انسان ها مستعمره شده است. تاریخ ورود مائوری بر اساس تاریخ‌های کربن رادیویی از 13 ام تا قرن 14اممتفاوت است، اما تاریخ‌گذاری دقیق‌تر که توسط هسته یخ امکان‌پذیر شده است، به دقت اشاره می‌کند. شروع سوزاندن در مقیاس بزرگ توسط مائوری اولیه در نیوزیلند تا سال 1297، با عدم قطعیت 30 ساله.
"از این مطالعه و سایر کارهای قبلی که تیم ما انجام داده است، مانند آلودگی سرب 2000 ساله در قطب شمال از روم باستان، واضح است که سوابق هسته یخ برای یادگیری در مورد انسان گذشته بسیار ارزشمند است. مک کانل گفت که اثرات آن بر محیط زیست است.حتی دورافتاده‌ترین نقاط زمین در دوران پیش از صنعتی شدن لزوماً بکر نبودند.»
