Les gros orages dans le sud des grandes plaines des États-Unis sont parmi les plus forts sur Terre. Dans les années récentes, ces tempêtes ont augmenté en fréquence et en intensité, et de nouvelles recherches montrent que ces changements sont liés à la variabilité climatique.

Co-écrit par Christopher Maupin, Courtney Schumacher et Brendan Roark, tous les scientifiques du Collège des géosciences de la Texas A&M University, avec d'autres chercheurs, les résultats ont été récemment publiés dans Géosciences naturelles.

Dans l'étude, les chercheurs ont analysé les isotopes de l'oxygène de 30, 000-50, Des stalactites vieilles de 000 ans provenant des grottes du Texas pour comprendre les tendances des orages passés et leurs durées, en utilisant un étalonnage radar pour les isotopes des précipitations de la région. Ils ont découvert que lorsque les régimes de tempête passent de faiblement à fortement organisés sur des échelles de temps millénaires, ils coïncident avec bien connu, changements climatiques brusques mondiaux au cours de la dernière période glaciaire, qui s'est produit entre environ 120, 000 et 11, il y a 500 ans.

Grâce à l'analyse synoptique moderne, les chercheurs ont appris que les orages dans le sud des grandes plaines sont fortement liés aux changements dans les régimes de vent et d'humidité se produisant à une échelle beaucoup plus grande. Comprendre ces changements et diverses corrélations aidera non seulement à reconstituer les occurrences d'orages passées, mais aussi aider à prédire les futurs modèles d'orages aux latitudes moyennes.

"Les enregistrements proxy sont disponibles dans les Grandes Plaines du Sud dans les grottes, " dit Maupin. " Il y a probablement des milliers de grottes dans le sud des Grandes Plaines et dans le sud du Texas. Pourquoi n'y a-t-il pas eu plus de recherches dans ces domaines? Les gisements de grottes sont si prometteurs en tant que proxy. »

Schumacher a déclaré que les scientifiques comprennent les modèles de précipitations modernes, et que les grosses tempêtes peuvent épuiser les isotopes.

"Toutefois, nous ne savons pas ce qui se passera dans le futur, et ce travail aidera à prévoir les tendances des tempêtes à l'avenir, " dit-elle. " Si nous pouvons exécuter un modèle climatique pour le passé qui est cohérent avec les enregistrements de grottes, et exécuter ce même modèle à l'avenir, nous pouvons faire davantage confiance à ses découvertes si elles correspondaient aux enregistrements de la grotte plutôt que s'ils ne correspondaient pas. Sur deux modèles, si l'un correspond vraiment aux isotopes de la grotte, vous pouvez faire confiance à celui-ci pour comprendre la répartition des tempêtes à l'avenir. »

Les grottes détiennent des records climatiques peu connus

Maupin, un paléoclimatologue, décrit les limites qui existent dans la capture de la distribution réelle des événements météorologiques dans le temps.

"Il y a des questions vraiment importantes sur ce qui s'est passé dans le passé concernant les grands événements météorologiques que nous subissons à travers les systèmes convectifs à mésoéchelle (grosses tempêtes) par rapport aux choses non mésoéchelle (petites tempêtes), " a déclaré Maupin. "Nous recevons tellement de précipitations de très grosses tempêtes, et les grilles de modèles ne peuvent pas capturer les grands événements météorologiques, parce que les grilles elles-mêmes sont si grandes. La paléoclimatologie aide à organiser les événements passés pour développer un enregistrement indirect de la façon dont ils réagissent au climat moyen."

Maupin a collaboré avec l'Université nationale de Taiwan pour faire la datation de l'uranium et du thorium, et a découvert que les stalactites et les stalagmites venaient en fait de l'ère glaciaire.

Collaboration interdisciplinaire

L'expertise de Schumacher était nécessaire pour établir des liens avec divers événements pluvieux qui se sont produits au fil du temps. Elle avait de l'expérience avec les données radar et les mesures de pluie à l'échelle mondiale.

"Les grosses tempêtes qui couvrent des centaines de kilomètres fournissent environ 50 à 80 % de pluie au Texas, " a déclaré Schumacher. " De nos jours, ces tempêtes ont des signatures isotopiques différentes."

Les recherches de Maupin repoussent les principes dépassés du paléo-monde, parce qu'il faut étudier comment les tempêtes grossissent et ce qui les influence, il a dit.

"Ces orages sont si gros que même si la plupart des pluies se produisent en Oklahoma, la pluie au Texas portera toujours la signature isotopique de ces énormes tempêtes, " a déclaré Maupin. " Vous prenez les empreintes digitales de ces systèmes en et ils n'ont pas besoin d'être super localisés pour être reconnus. Les grosses tempêtes provoquent des signatures isotopiques épuisées. Vous ne pouvez pas expliquer la variabilité des stalactites par les seuls changements de température."

Expérience de recherche pour les étudiants de premier cycle Aggie

Celia Lorraine McChesney '16 et Audrey Housson '16 étaient deux chercheuses de premier cycle impliquées dans cette publication, et tous deux ont beaucoup appris sur le terrain, collaboration, et une expérience d'apprentissage à fort impact.

"Les échantillons des grottes ont été utilisés comme un outil d'apprentissage à fort impact pour comprendre le paléoclimat du Texas, " a déclaré Maupin. "L'un des étudiants a commencé à micro-fraiser les stalactites. J'ai eu beaucoup de chance d'avoir accès aux ressources du Collège des géosciences et de travailler avec ces talentueux étudiants de premier cycle sur des recherches révolutionnaires. »

McChesney a déclaré que son expérience de travail sur sa thèse de fin d'études au laboratoire était « inestimable, " et les recherches lui ont permis de voyager et d'aller sur le terrain.

"En tant qu'étudiant de premier cycle en recherche à Texas A&M, J'étais fier de faire partie de l'une des premières équipes à corréler les changements climatiques et les liens météorologiques dans un dossier paléoclimatique, " a déclaré Housson. " Toute cette expérience a fourni une grande exposition au monde académique, et m'a rendu plus confiant en tant que scientifique. Maintenant, en tant que géologue et ingénieur civil, Je travaille sur des projets d'infrastructure civile lourde comme des tunnels et des barrages liés aux ressources en eau. J'aime la façon dont ma carrière est liée à mes recherches de premier cycle, où la connaissance de la corrélation entre le changement climatique et la météo aide à planifier les ressources en eau à l'avenir. »