Collaborative Research: P2C2--2000 Years of Variability in the Southern Annular Mode from Tree Rings and Ice

合作研究:P2C2--2000年树木年轮和冰的南环模态变化

基本信息

  • 批准号:
    1803946
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-02-01 至 2023-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project aims to use new data from King Billy pine trees (Athrotaxis selaginella) located on subalpine ridges in southern Tasmania, Australia, in combination with two high-resolution East Antarctic ice cores, to reconstruct the behavior of the Southern Annular Mode (SAM) over the last 2,000 years. This is important because the SAM influences not only Southern Hemisphere climate but also carbon and heat uptake and Antarctic ice melt.The SAM is the leading mode of climate variability in the middle to high latitudes of the Southern Hemisphere, where it affects the strength and position of the westerly winds and, therefore, precipitation and temperature anomalies across oceans and continents. The SAM controls the strength and position of the Southern Hemisphere westerlies, and therefore links large-scale climate anomalies across multiple continents and oceans. These subpolar winds also modulate the uptake of heat and carbon by the Southern Ocean and affect the cryosphere.While investigations of Northern Hemisphere climate dynamics have benefitted from a robust network of annually resolved climate proxies, the Southern Hemisphere has far more limited paleoclimate data during the Common Era, particularly in the Indian Ocean sector, the most climate data-sparse region globally. The recently discovered sub-fossil wood from King Billy pine trees provides a new opportunity for generating multi-millennial reconstructions of regional temperature and sea level pressure - key indicators of the SAM at mid-latitudes. This network of tree sites builds on and complements another emerging network of high-resolution climate records from east Antarctic ice. A new environmental reconstruction, centered on the Indian Ocean sector of the Southern Hemisphere, will help address significant uncertainties in existing SAM reconstructions from the Pacific sector and allow an assessment of the role of internal dynamics and natural forcing of Southern Hemisphere climate prior to human modifications of the atmosphere. Further, new data and reconstructions help make possible identification and quantification of uncertainty related to proxy type, location, and seasonality, and the influence of these on inferences about the timing and emergence of trends in the SAM. New environmental and climatological reconstructions also help explore what drives variability in this dynamical feature. These new reconstructions may extend existing reconstructions of SAM from the Antarctic Peninsula by at least 1,000 years. Greater understanding of the long-term variability of SAM and its links to Indian Ocean and ENSO dynamics, as well as to external forcing mechanisms (e.g ozone depletion, greenhouse gases) using data-model comparison techniques is possible. This project strengthens international collaborations between American and Australian scientists as well as across paleoclimate disciplines (tree rings and ice cores).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目旨在利用位于澳大利亚塔斯马尼亚州南部亚高山山脊的比利王松树(Athrotaxis selaginella)的新数据,结合两个高分辨率的东南极冰芯,重建南环模(SAM)的行为在过去的2000年里。这一点很重要,因为南半球环状模不仅影响南半球的气候,还影响碳和热量的吸收以及南极冰的融化。南半球环状模是南半球中高纬度地区气候变率的主导模式,影响着南半球的强度和位置。西风的影响,从而导致海洋和大陆的降水和温度异常。 SAM 控制着南半球西风带的强度和位置,因此将多个大陆和海洋的大规模气候异常联系起来。这些副极地风还调节南大洋对热量和碳的吸收,并影响冰冻圈。虽然对北半球气候动态的研究受益于每年解析的气候代理的强大网络,但南半球在公元纪元,特别是在印度洋地区,这是全球气候数据最稀疏的地区。 最近发现的比利王松树亚化石木材为重建区域温度和海平面压力(中纬度南半球环状模的关键指标)提供了新的机会。这个树点网络建立在另一个新兴的南极东部冰层高分辨率气候记录网络的基础上,并对其进行补充。以南半球印度洋地区为中心的新环境重建将有助于解决太平洋地区现有 SAM 重建中的重大不确定性,并允许在人类改变之前评估南半球气候的内部动态和自然强迫的作用的气氛。 此外,新数据和重建有助于识别和量化与代理类型、位置和季节性相关的不确定性,以及这些不确定性对 SAM 趋势的时间和出现的推论的影响。 新的环境和气候重建也有助于探索驱动这一动态特征变化的因素。这些新的重建可能会将南极半岛 SAM 的现有重建延长至少 1000 年。 使用数据模型比较技术可以更好地了解 SAM 的长期变化及其与印度洋和 ENSO 动力学以及外部强迫机制(例如臭氧消耗、温室气体)的联系。该项目加强了美国和澳大利亚科学家之间以及古气候学科(树木年轮和冰芯)之间的国际合作。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A data assimilation approach to last millennium temperature field reconstruction using a limited high-sensitivity proxy network
使用有限高灵敏度代理网络重建上千年温度场的数据同化方法
  • DOI:
    10.1175/jcli-d-20-0661.1
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    King, Jonathan M.;Anchukaitis, Kevin J.;Tierney, Jessica E.;Hakim, Gregory J.;Emile;Zhu, Feng;Wilson, Rob
  • 通讯作者:
    Wilson, Rob
Investigating the potential for Southern Hemisphere climate reconstruction using stable isotopes in Tasmanian tree rings
研究利用塔斯马尼亚树木年轮中的稳定同位素重建南半球气候的潜力
  • DOI:
    10.1016/j.dendro.2022.126016
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Grzywacz, Zachary;Hessl, Amy;Anchukaitis, Kevin;Sharma, Shikha;Evans, Michael N.;Nichols, Scott
  • 通讯作者:
    Nichols, Scott
Relationship Between Weather Regimes and Atmospheric Rivers in East Antarctica
东南极洲天气状况与大气河流的关系
  • DOI:
    10.1029/2021jd035294
  • 发表时间:
    2021-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    B. Pohl;V. Favier;J. Wille;Danielle G. Udy;T. Vance;J. Pergaud;Niels Dutrievoz;J. Blanchet;C. Kittel;C. Amory;G. Krinner;Francis Codron
  • 通讯作者:
    Francis Codron
High resolution radiocarbon spike confirms tree ring dating with low sample depth
高分辨率放射性碳峰值证实了低样本深度的树木年轮测年
  • DOI:
    10.1016/j.dendro.2022.126048
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Walker, Meagan;Mueller, Alexis;Allen, Kathy;Fenwick, Pavla;Agrawal, Vikas;Anchukaitis, Kevin;Hessl, Amy
  • 通讯作者:
    Hessl, Amy
El Niño–Southern Oscillation signal in a new East Antarctic ice core, Mount Brown South
厄尔尼诺 - 南极东部新冰芯(南布朗山)中的南方涛动信号
  • DOI:
    10.5194/cp-17-1795-2021
  • 发表时间:
    2021-09-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Camilla K. Crockart;T. Vance;A. Fraser;N. Abram;A. Criscitiello;M. Curran;V. Favier;A. Gallant;C. Kittel;H. Kjær;A. Klekociuk;Lenneke M. Jong;A. Moy;C. Plummer;P. Vallelonga;J. Wille;Lingwei Zhang
  • 通讯作者:
    Lingwei Zhang
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