Blattwachse stammen auch aus der Zeit vor Klimaaufzeichnungen Antarktische Eisbohrkerne, die nur etwa eine Million Jahre zurückreichen und ein Klima erfordern, das Eis unterstützen kann. Eine Studie verwendete Blattwachse das Klima zu sehen eines wärmeren Spaniens vor etwa 15 bis 17 Millionen Jahren. Ein anderer schaute auf die Feuchtigkeitsgeschichte Südwestafrikas in den letzten 3,5 Millionen Jahren.
Bhattacharya begann damit, sie zu verwenden, während er als Postdoktorand in Tierneys Labor arbeitete. Vor fünf Jahren kam sie zusammen mit Ran Feng, einem Co-Autor, auf die Idee, während einer Konferenz für junge Forscher das Pliozän während einer Busfahrt zu studieren.
Ihre Analyse begann mit Meeressedimenten, die vor Jahrzehnten vom Forschungsschiff gesammelt wurden Joides-Resolution, das die Ozeane durchstreift und Bohrkerne aus einer Tiefe von bis zu 6 Meilen unter der Oberfläche bohrt. Die für die Studie verwendeten Proben wurden vor der Küste Kaliforniens entnommen: eine vor der Baja-Halbinsel aus einer Tiefe von mehr als 2.600 Metern und eine aus dem East Cortes Basin in einer Tiefe von 1.700 Metern. Während des Pliozäns wären Blattwachse gewesen vom Wind nach Westen transportiert, um Teil dieses marinen Sediments zu werden.
Das Team bekam einen Würfel von jedem Kern, gefriergetrocknet und ließ sie durch „eine verherrlichte Espressomaschine“ laufen, sagt Bhattacharya, wobei ein Lösungsmittel unter Druck bei hohen Temperaturen verwendet wurde, das die Wachse extrahierte. Dann maßen sie die Wasserstoff- und Kohlenstoffisotopenzusammensetzung mit einem Gaschromatographen-Isotopenverhältnis-Massenspektrometer, das die Wachse nach ihrer Molekülmasse trennte.
„Der Wasserstoff, der zur Herstellung des Wachses verwendet wird, stammt aus Regenwasser, das die Pflanze zum Wachsen verwendet. Man kann sich Isotope wie einen Fingerabdruck vorstellen“, sagt Tierney. „Diese Isotope verfolgen tatsächlich die Art des Niederschlags, den Sie haben, was ziemlich cool ist. Sie können auch die Menge der Winterniederschläge im Vergleich zu den Sommerniederschlägen verfolgen. Es ist also ziemlich mächtig.“
Für den zweiten Teil der Studie, Klimamodellierer Ran Feng, Professor an der Fakultät für Geowissenschaften der Universität von Connecticut, führte Simulationen durch, um festzustellen, wie die Meerestemperaturen den stärkeren Monsun des mittleren Pliozäns beeinflussten. Feng stellte fest, dass, wenn die Meerestemperaturen – in einem Gebiet, das sich von Alaska bis vor die Küste von Baja, Kalifornien erstreckt – im Vergleich zu den normalerweise wärmeren tropischen Gewässern vor Mittelamerika höher waren, die Bedingungen für stärkere Monsune im Südwesten geschaffen wurden. Wärmere lokale Luft wirkt wie eine Wärmepumpe, die die relativ kühlere tropische Luft ansaugt und erwärmt und Feuchtigkeit einzieht. „So entsteht diese Schleife“, sagt sie. „Deshalb ist dies in der Lage, Feuchtigkeit in die südwestlichen Regionen Nordamerikas zu treiben.“
Diese Art von Meereshitzewelle ist in den letzten Jahren vor Kalifornien aufgetreten und wird mit steigenden Temperaturen häufiger auftreten und intensivere Monsunstürme nähren.
Monsune helfen bei Dürre, wenn der Südwesten trocknet. Aber sie werden stärker sein, in kurzer Zeit zentimeterweise Regen fallen lassen und häufigere Überschwemmungen verursachen. „Der Monsun macht hier in Arizona etwa 60 Prozent unseres Jahresniederschlags aus“, sagt Tierney. „Es ist eine wichtige Wasserquelle in der Wüste. In bestimmten hydrologischen Systemen füllt es das Grundwasser auf. Aber die Kehrseite davon ist, dass diese Monsunstürme so intensiv und schnell sein können, dass viel Wasser in die Wassereinzugsgebiete und von der Landschaft abfließen kann. Es ist also nicht immer so, dass es Grundwasser anreichert.“
Diese Stürme bedrohen auch die bebaute Umwelt, und mit dem Klimawandel haben die Designstandards für Infrastrukturen wie Straßen, Brücken, Dämme und Regenwassersysteme nicht Schritt gehalten. Die Atlas 14-Berichte der National Oceanic and Atmospheric Association für den Südwesten der USA stützen sich für ihre Projektionen nur auf historische Niederschlagsmengen, nicht auf eine sich ändernde Zukunft. Die der Agentur Südweststudie wurde 2004 veröffentlicht und zuletzt 2011 überarbeitet.
Es gibt eine weitere beunruhigende Verbindung zwischen intensiveren Monsunen und Katastrophen: Lauffeuer. Stärkere Regenfälle, sagt Bhattacharya, erhöhen das Wachstum der Brennstofflasten, indem sie das Pflanzenwachstum fördern. Nachfolgende Dürren bereiteten die Bühne für größere Brände.
„Wir glauben, dass eine stärkere Monsunzeit unvorhergesehene Gefahren durch Brände und Überschwemmungen mit sich bringt“, fügt sie hinzu und merkt an, dass mehr Forschung das Bild in den Fokus rücken wird. „Wir planen, weiter zu gehen und dies im Pliozän zu untersuchen, um zu sehen, wie Feuer und Überschwemmungen auf ein wärmeres Klima reagieren.“