سیاره زمین تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی
بر پایه‌ی ۱۰ منبع علمی

از کجا می‌دونیم هوای هزار سال پیش چطور بوده؟

منظره‌ی یه روستای قدیمی هزار سال پیش با خونه‌های سنگی، کشتزار و رودخونه، زیر آسمونی که از یه طرف آفتاب داغ تابستونه، وسطش ابر طوفانی و بارون، و طرف دیگه برف و رودخونه‌ی یخ‌زده.
۴ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۱۱ آبان ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش نشانه‌ی جایگزین هسته‌ی یخ آب سنگین
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه دماسنج‌ها فقط چند قرن آخر رو دیدن، ولی طبیعت و آدم‌ها خیلی قبل‌تر هوا رو ثبت کردن. درخت‌ها توی پهنای حلقه‌هاشون نوشتنش، یخ قطب‌ها توی لایه‌ها و حباب‌هاش نگهش داشته و آدم‌ها تاریخ شکوفه‌ی گیلاس و برداشت انگور رو یادداشت کردن. این‌ها دماسنج نیستن، پس اول با دماهای اندازه‌گرفته‌شده تنظیمشون می‌کنن و بعد انواع مختلفشون رو کنار هم می‌ذارن. نتیجه یه عدد برای هر روز نیست، ولی نشون می‌ده زمین کی و کجا گرم و سرد شده.

درخت‌هایی که سال‌به‌سال نوشتن

یه کنده‌ی درخت رو نگاه کن. روش دایره‌هایی هست که پهناشون با هم فرق داره. همین فرق از هوای گذشته خبر می‌ده.

دماسنج خیلی عقب نمی‌ره و جدول جهانی دما از ۱۸۵۰ شروع می‌شه. برای قبل‌تر، دانشمندها سراغ چیزهایی می‌رن که توی طبیعت باقی مونده و می‌تونه جای اندازه‌گیری مستقیم رو بگیره. به این‌ها می‌گن نشانه‌ی جایگزین.

درخت توی منطقه‌های معتدل معمولاً سالی یه حلقه می‌سازه. جایی که رشدش به رطوبت وابسته‌ست، حلقه‌ی پهن یعنی سال پرآب و حلقه‌ی باریک یعنی سال خشک. توی ارتفاعات و جنگل‌های سرد شمالی رشدش به گرما وابسته‌ست، پس حلقه‌ی پهن یعنی سال گرم و حلقه‌ی باریک یعنی سال سرد.

پژوهشگرها درخت رو نمی‌برن. از دست‌کم بیست درخت یه نمونه‌ی باریک‌تر از مداد برمی‌دارن و الگوی حلقه‌ها رو بین درخت‌ها تطبیق می‌دن تا سال دقیق هر حلقه معلوم بشه. بعضی درخت‌ها هزاران سال عمر می‌کنن، پس هزار سال پیش رو خودشون زندگی کردن.

یک واژه نشانه‌ی جایگزین (proxy) ویژگی‌ای توی طبیعت که از روش می‌شه چیزی رو فهمید که اون موقع کسی اندازه نگرفته.
کربن‌دی‌اکسید، از هر میلیون مولکول هوا از ۲۷۹ به ۳۶۷ این عددها از یخ‌های جنوبگان اومده: اولی مال حدود هزار سال پیشه و دومی مال سال دو هزار میلادی.
یک واژه هسته‌ی یخ (ice core) ستون بلندی از یخ که لایه‌هاش به ترتیب سن روی هم مونده.

یخی که هوا رو توی خودش نگه داشته

توی قطب‌ها و کوه‌های بلند، برف سال‌به‌سال روی هم جمع می‌شه و یخ می‌شه. هرچی عمیق‌تر بری، یخ قدیمی‌تره. لایه‌های یخ سال‌به‌سال تغییر می‌کنن، پس با شمردنشون می‌شه سن یخ رو فهمید. این لایه‌ها رو توی هسته‌ی یخ می‌خونن.

دما هم توی خود یخ مونده. مولکول آب گونه‌ی سبک و سنگین داره. هوای مرطوب توی راهش به سمت قطب سرد می‌شه و آب سنگین رو زودتر به شکل بارش از دست می‌ده. برای همین توی دوره‌های سرد، آب سنگین کمتری توی یخ هست. این نسبت رو توی برف امروز با دمای میانگین سالانه‌ی همون‌جا می‌سنجن و «دماسنج» یخ این‌طوری تنظیم می‌شه.

حباب‌های ریز توی یخ دیگه نشانه نیستن؛ خودِ هوای گذشته‌ان و گازهاشون رو مستقیم می‌شه اندازه گرفت.

یه ستون یخ از قطب سه چیز رو با هم نگه داشته: لایه‌هاش رو می‌شمرن تا سنش معلوم شه، از مقدار آب سنگین هر لایه می‌فهمن اون موقع سرد بوده یا گرم، و حباب‌هاش خودِ هوای همون زمانه.
یک واژه آب سنگین (heavy water) همون آب، با مولکول‌هایی که وزنشون یه کم بیشتره.

آدم‌هایی که بی‌خبر هوا رو نوشتن

توی کیوتوی ژاپن، پژوهشگرها تاریخ شکوفه‌ی گیلاس رو از قرن نهم میلادی به بعد از سندها و خاطرات روزانه بیرون کشیدن. این تاریخ با دمای میانگین مارس رابطه داره. این رابطه رو با دماهای اندازه‌گرفته‌شده سنجیدن، پس می‌شه مارس قرن‌های گذشته رو تخمین زد.

توی بون فرانسه، تاریخ برداشت انگور از قرن چهاردهم تا امروز از دستمزد انگورچین‌ها، صورت‌جلسه‌های کلیسا و شورای شهر و روزنامه‌ی محلی بیرون اومده.

نشانه رو چشم‌بسته قبول نمی‌کنن. توی پژوهش بون، مدلی که از تاریخ برداشت به دما می‌رسه رو با دمای پاریس تا اواسط قرن نوزدهم تنظیم کردن. بعد روی سال‌هایی آزمایشش کردن که مدل ندیده بود، و نتیجه خیلی خوب با دمای واقعی جور دراومد.

نشانه‌ها چطور همدیگه رو چک می‌کنن

گوگرد آتشفشان‌ها توی یخ می‌شینه و از روش تاریخ نزدیک سیصد فوران معلوم شده. یه رویداد کیهانی از قرن هشتم میلادی هم رد خودش رو توی یخ گذاشته و هم توی حلقه‌ی درخت، و همین رد تاریخ‌های یخ و درخت رو با هم هماهنگ کرد. از شونزده تا از سردترین تابستون‌های بین پونصد سال پیش از میلاد و سال هزار میلادی، پونزده تا درست بعد از فوران‌های بزرگ بودن.

یه پایگاه جهانی نزدیک هفتصد سابقه از همه‌ی قاره‌ها رو کنار هم گذاشته و نمودارهایی که از انواع مختلف سابقه ساخته شدن با هم جورن. سردترین زمان توی هر جا فرق داشته، ولی گرم‌ترین دوره‌ی دو هزار سال گذشته برای تقریباً همه‌ی کره‌ی زمین قرن بیستم بوده.

دانسته‌ها همین‌جا تار می‌شن. نصف این سوابق کوتاه‌تر از شش قرنن و فقط نزدیک نصفشون با دمای اندازه‌گرفته‌شده هم‌خوانی معنادار دارن.

یخ و درخت هر کدوم تقویم خودشون رو دارن. یه رویداد کیهانی که رد خودش رو توی هر دو گذاشته، این دو تقویم رو روی هم می‌نشونه، و بعد فوران‌هایی که فقط توی یخ ثبت شدن هم روی همون تقویم مشترک تاریخ می‌خورن.

هوای هزار سال پیش رو از درخت، یخ و نوشته‌های قدیمی می‌خونیم، با دمای اندازه‌گرفته‌شده می‌سنجیم و کنار هم می‌ذاریم.

چرا این پرسش مهم است دماسنج فقط چند نسل آخر رو دیده و خودش نمی‌گه گرمای امروز عادیه یا نه. هوای هزار سال پیش معیاریه که امروز رو باهاش می‌سنجیم: نشون می‌ده هوا قبلاً چقدر و چرا بالا و پایین رفته. پس وقتی می‌شنوی «هوا همیشه عوض می‌شده»، با همین سوابق می‌بینی گرمای قرن بیستم از همه‌ی قرن‌های دو هزار سال گذشته بیشتر بوده.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۱۰ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۱۰ منبع
۱ What Are Proxy Data? — NOAA، ۲۰۱۶، به‌روزشده ۲۰۱۸ بخش درخت — نشانه‌ها و حلقه‌ی درخت، و سن یخ در بخش یخ نهاد رسمی ۲ راهنمای آزمایشگاهی حلقه‌های درخت (TREX) — کالج کارلتون، SERC بخش درخت — معنی حلقه‌ی پهن و باریک، نمونه‌برداری و تطبیق حلقه‌ها نهاد رسمی ۳ How are past temperatures determined from an ice core? — Robert Mulvaney، Scientific American، ۲۰۰۴ بخش یخ — لایه‌ها، آب سنگین و حباب‌های هوا رسانه‌ی علمی ۴ Law Dome Ice Core 2000-Year CO2, CH4, and N2O Data — Etheridge و همکاران، بایگانی NOAA بخش یخ — عددهای کربن‌دی‌اکسید نهاد رسمی ۵ How volcanic eruptions changed climate and human history — Joseph McConnell، Carbon Brief، ۲۰۱۵ بخش آخر — فوران‌ها در یخ، هماهنگ کردن یخ و درخت و تابستان‌های سرد رسانه‌ی علمی ۶ Kyoto, Japan 1,200 Year Cherry Tree Flowering Dates and March Temperature Reconstructions — بایگانی NOAA بخش نوشته‌ها — شکوفه‌ی گیلاس کیوتو، و جای خالی سال‌ها در بخش آخر نهاد رسمی ۷ The longest homogeneous series of grape harvest dates, Beaune 1354–2018 — Labbé و همکاران، Climate of the Past، ۲۰۱۹ بخش نوشته‌ها — برداشت انگور بون و آزمایش مدل، و شروع جدول جهانی دما در بخش درخت پژوهش داوری‌شده ۸ A global multiproxy database for temperature reconstructions of the Common Era — PAGES2k Consortium، Scientific Data، ۲۰۱۷ بخش درخت و بخش آخر — پایگاه جهانی سوابق و محدودیت‌هاش پژوهش داوری‌شده ۹ No evidence for globally coherent warm and cold periods over the preindustrial Common Era — Neukom و همکاران، Nature، ۲۰۱۹ بخش آخر — فرق سردترین زمان در جاهای مختلف پژوهش داوری‌شده ۱۰ The climate is warming faster than it has in the last 2,000 years — دانشگاه برن، مرکز اشگر، ۲۰۱۹ بخش آخر — گرم‌ترین دوره‌ی دو هزار سال گذشته نهاد رسمی