Anzeige
"We know these tree rings capture most temperature changes quite well," said Michael Mann, professor of meteorology and geosciences and director of the Penn State Earth System Science Center. "But the problem appears to be in their response to the intense short-term cooling that occurs following a very large volcanic eruption. Explosive volcanic eruptions place particulates called aerosols into the stratosphere, reflecting back some fraction of incoming sunlight and cooling the planet for several years following the eruption."
Tree rings are used as proxies for climate because trees create unique rings each year that often reflect the weather conditions that influenced the growing season that year. For reconstructing climate conditions, tree-ring researchers seek trees growing at the extremes of their growth range. Inferring temperature changes required going to locations either at the tree line caused by elevation or at the boreal tree line, the northern most place where the trees will grow.
For these trees, growth is almost entirely controlled by temperature, rather than precipitation, soil nutrients or sunlight, yielding a good proxy record of surface temperature changes.
"The problem is that these trees are so close to the threshold for growth, that if the temperature drops just a couple of degrees, there is little or no growth and a loss of sensitivity to any further cooling. In extreme cases, there may be no growth ring at all," said Mann. "If no ring was formed in a given year, that creates a further complication, introducing an error in the chronology established by counting rings back in time."
The researchers compared temperature reconstructions from actual tree-ring data with temperature estimates from climate models driven with past volcanic eruptions.
Comparing the model-simulated temperatures to the Northern Hemisphere temperatures reconstructed from tree-ring thickness, Mann, working with Jose D. Fuentes, professor of meteorology, Penn State, and Scott Rutherford, associate professor of environmental science, Roger Williams University, found the overall level of agreement to be quite good.
However, they report in the current issue of Nature Geoscience that "there is one glaring inconsistency; the response to the three largest tropical eruptions -- AD 1258/1259, 1452/1453 and the 1809+1815 double pulse of eruptions -- is sharply reduced in the reconstruction."
Following the 1258 eruption, the climate model simulations predict a drop of 3.5 degrees Fahrenheit, but the tree ring-based reconstruction shows only about a 1 degree Fahrenheit dip and the dip occurs several years too late. The other large eruptions showed the same type of discrepancy.
Using a theoretical model of tree-growth driven by the simulated temperature changes, the team determined that the cooling response recorded by the trees after a volcanic eruption was limited by biological growth effects. Any temperature drop exceeding roughly 1 degree Fahrenheit would lead to minimal tree growth and an inability of trees to record any further cooling. When growth is minimal enough, it is likely that a ring will not be detectable for that year.
The potential absence of rings in the first one to three years following eruption further degrades the temperature reconstruction. Because tree-ring information is averaged across many locations to obtain a representative estimate of northern hemisphere temperature, tree-ring records with and without missing rings for a given year are merged, leading to a smearing and reduced and delayed apparent cooling.
The researchers also noted that aerosol particles forced into the air by volcanoes block some direct sunlight causing cooling and they produce more indirect, scattered light at the surface. Trees like indirect sunlight and grow better under those conditions. However, this effect is small compared to that of lower temperatures and shorter growing seasons.
By accounting for these various effects in the tree growth model, the researchers were able to reproduce the reduced and smeared cooling seen in the actual tree-ring temperature reconstruction, including the near absence -- and delay -- of cooling following the massive 1258 eruption.
"Scientists look at the past response of the climate to natural factors like volcanoes to better understand how sensitive Earth's climate might be to the human impact of increasing greenhouse gas concentrations," said Mann. "Our findings suggest that past studies using tree-ring data to infer this sensitivity have likely underestimated it."
A'ndrea Elyse Messer | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.psu.edu
Weitere Berichte zu: Fahrenheit > growing season > temperature change > Tree Frog > volcanic eruptions
NASA's TRMM satellite sees heavy rainfall in Tropical Storm Bud
24.05.2012 | NASA/Goddard Space Flight Center
NASA sees Tropical Storm Sanvu continue to intensify
24.05.2012 | NASA/Goddard Space Flight Center
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten