Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh chứng cứ cổ sinh lý và chứng cứ thực nghiệm về biến đổi khí hậu cho các hồ núi xa xôi trong 200 năm qua
Tóm tắt
Bài báo này so sánh các bằng chứng cổ sinh lý học về biến đổi khí hậu trong 200 năm qua với dữ liệu khí hậu thực nghiệm trong cùng thời gian tại bảy hồ núi xa xôi ở châu Âu. Các địa điểm bao gồm Øvre Neådalsvatn (Na Uy), Saanajärvi (Phần Lan), Gossenköllesee (Áo), Hagelseewli (Thụy Sĩ), Jezero v Ledvici (Slovenia), Estany Redó (Tây Ban Nha, Pyrénées), và Nižné Terianske Pleso (Slovakia). Chúng tôi đã sử dụng phân tích hồi quy đa biến để chuyển đổi hồ sơ nhiệt độ không khí đồng nhất của vùng đồng bằng về từng địa điểm, và các tái cấu trúc này đã được xác thực bằng dữ liệu từ các trạm khí tượng tự động tại chỗ. Dữ liệu cho thấy nhiệt độ trung bình hàng năm đã thay đổi trong suốt 200 năm qua tại mỗi địa điểm từ 1 đến 2 °C, điều này điển hình cho sự biến đổi tần suất cao được tìm thấy trong toàn bộ thời đại Holocen, và do đó phù hợp để kiểm tra độ nhạy của các phương pháp thế chỗ khác nhau. Các lõi trầm tích từ mỗi địa điểm đã được xác định tuổi bằng phương pháp phóng xạ sử dụng 210Pb, 137Cs và 241Am và được phân tích cho sự mất mát do đốt, C, N, S, sắc tố, tảo cạn, nhóm Cladocera và chironomid. So sánh giữa dữ liệu proxy và dữ liệu thực nghiệm được dựa trên phân tích hồi quy tuyến tính với dữ liệu proxy được coi như các biến phản ứng và dữ liệu thực nghiệm (sau khi làm mịn bằng hồi quy LOESS) là các biến dự đoán. Kết quả cho thấy rất ít mẫu hình rõ ràng hoặc nhất quán với các giá trị r2 nói chung thấp hoặc rất thấp. Giá trị cao nhất được tìm thấy khi dữ liệu được so sánh sau khi làm mịn với một khoảng rộng, cho thấy rằng một số dữ liệu proxy đã nắm bắt được sự biến đổi khí hậu nhưng chỉ ở mức độ phân giải thời gian tương đối thô. Nguyên nhân khả thi cho hiệu suất yếu của các phương pháp được sử dụng bao gồm việc xác định tuổi không chính xác, đặc biệt cho các thời kỳ trước, ảnh hưởng của các yếu tố gây nhiễu tại một số địa điểm như ô nhiễm không khí, động đất và độ không nhạy của một số phương pháp đối với lực đẩy khí hậu cường độ thấp. Tuy nhiên, có những xu hướng trong một số hồ sơ proxy tại một số địa điểm có sự tương ứng khá rõ ràng với hồ sơ khí hậu thực nghiệm. Điều này bao gồm vật chất hữu cơ và các biến liên quan (C và N) cùng với tập hợp tảo diệp lục ở hầu hết các địa điểm và tảo vàng cùng chironomids tại một số địa điểm. Tổng thể cho các nghiên cứu dài hạn về Holocen, các kết quả này chỉ ra sự cần thiết phải cẩn trọng trong việc giải thích các hồ sơ proxy, tầm quan trọng của việc xác thực phương pháp proxy, nhu cầu tiếp tục sử dụng các cách tiếp cận nhiều proxy bổ trợ, và nhu cầu phải lựa chọn địa điểm và phương pháp một cách cẩn thận.
Từ khóa
#biến đổi khí hậu #hồ núi #chứng cứ cổ sinh lý học #hồi quy tuyến tính #dữ liệu thực nghiệm #phương pháp proxyTài liệu tham khảo
Agustí-Panareda, A. & R. Thompson, 2002. Reconstructing air temperature at eleven remote alpine and arctic lakes in Europe from 1781 to 1997 AD. J. Paleolim. 28: 7-23.
Agustí-Panareda, A., R. Thompson & D. M. Livingstone, 2000. Reconstructing temperature variations at high elevation sites in Europe during the instrumental period. Verh. Int. Verein. Limnol. 27: 479-483.
Allan, J. D. & C. E. Goulden, 1980. Some aspects of reproductive variation among freshwater zooplankton. In Kerfoot, C. W. (ed.), Evolution and Ecology of Zooplankton Communities. University Press of New England, 388-410.
Allan, J. D., 1976. Life history patterns in zooplankton. Am. Nat. 110: 165-180.
Anderson, N. J., B. Odgaard, U. Segerström & I. Renberg, 1996. Climate-lake interactions recorded in varved sediments from a Swedish boreal forest lake. Global Change Biol. 2: 399-405.
Appleby, P. G., 1998. Dating recent sediments by 210Pb: problems and solutions. Proc. 2nd NKS/EKO-1 Seminar, Helsinki, 2-4 April 1997, STUK, Helsinki, pp. 7-24.
Appleby P. G., 2000. Radiometric dating of sediment records in European mountain lakes. J. Limnol. 59(suppl 1): 1-14.
Battarbee, R. W., 2000. Palaeolimnological approaches to climate change, with special regard to biological record. Quat. Sci. Rev. 19: 107-124.
Battarbee, R. W., N. G. Cameron, P. Golding, S. J. Brooks, R. Switsur, D. Harkness, P. G. Appleby, F. Oldfield, R. Thompson, D. T. Monteith & A. McGovern, 2001. Evidence for Holocene climate variability from the sediments of a Scottish remote mountain lake. J. Quat. Sci. 16: 339-346.
Battarbee, R. W., S. T. Patrick, B. Wathne, R. Psenner R. & R. Mosello, 2001 Measuring and modelling the dynamic response of remote mountain lake ecosystems to environmental change (the MOLAR project). Verh. Int. Verein. Limnol. (in press).
Bindler, R., I. Renberg, P. G. Appleby, N. J. Anderson & N. L. Rose, 2001. Mercury accumulation rates and spatial patterns in lake sediments from West Greenland: a coast to ice margin transect. Environ. Sci. Technol. 35: 1736-1741.
Bradbury, J., 1988. A climatic-limnological model of diatom succession for paleolimnological interpretation of varved sediments at Elk Lake. J. Paleolim. 1: 115-131.
Brancelj, A., M. Šiško, G. Muri, P. G. Appleby, A. Lami, E. Shilland, N. L. Rose, C. Kamenik, S. J. Brooks & J. A. Dearing, 2002. Lake Jezero v Ledvici (N.W. Slovenia)-changes in sediment records over the last two centuries. J. Paleolim. 28: 47-58.
Brooks, S. J. & H. J. B. Birks, 2000a. Chironomid-inferred Lateglacial air temperatures at Whitrig Bog, southeast Scotland. J. Quat. Sci. 15: 759-784.
Brooks, S. J. & H. J. B. Birks, 2000b. Chironomid-inferred lateglacial and early-Holocene mean July air temperatures for Kråkenes lake, western Norway. J. Paleolim. 23: 77-89.
Brooks, S. J. & H. J. B. Birks, 2001. Chironomid-inferred air temperatures from Lateglacial and Holocene sites in north-west Europe: progress and problems. Quat. Sci. Rev. 20: 1723-1741.
Brundin, L., 1949. Die bodenfaunistischen Seetypen und ihre Anwendbarkeit auf die Südhalbkugel. Zugleich eine Theorie der produktionsbiologischen Bedeutung der glazialen Erosion. Report of the Institute of Freshwater Research, Drottningholm 37: 186-235.
Catalan, J., M. Ventura, A. Brancelj, I. Granados, H. Thies, U. Nickus, A. Korhola, A. F. Lotter, A. Barbieri, E. Stuchlik, L. Lien, P. Bitušík, T. Buchaca, L. Camarero, G. H. Goudsmit, J. Kopáček, G. Lemcke, D. M. Livingstone, B. Müller, M. Rautio, M. Šiško, S. Sorvari, F. Šporka, O. Strunecký & M. Toro. 2002. Seasonal ecosystem variability in remote mountain lakes: implications for detecting climatic signals in sediment records. J. Paleolim. 28: 25-46.
Catalan, J., S. Pla, M. Rieradevall, M. Felip, M. Ventura, T. Buchaca, L. Camarero, A. Brancelj, P. G. Appleby, A. Lami, J. A. Grytnes, A. Agustí-Panareda & R. Thompson, 2002. Lake Redó ecosystem response to an increasing warming in the Pyrenees during the twentieth century. J. Paleolim. 28: 129-145.
Cleveland, W. S., E. Grosse & W. M. Shyu, 1993. Local regression models. In Chambers, J. M. & T. J. Hastie (eds), Statistical Models in S. Chapman & Hall, London, 309-376.
Davis, A. J., L. S. Jenkinson, J. H. Lawton, B. Shorrocks & S. Wood, 1998. Making mistakes when predicting shifts in species range in response to global warming. Nature 391: 783-786.
DeCosta, J., 1964. Latitudinal distribution of chydorid Cladocera in the Mississippi Valley, based on their remains in surficial lake sediments. Invest. Indiana Lakes & Streams 6: 65-101.
Duff, K. E., B. A. Zeeb & J. P. Smol, 1995. Atlas of the Chrysophycean Cysts. Kluwer, Dordrecht, The Netherlands.
Duigan, C. A. & H. H. Birks, 2000. The late-glacial and early-Holocene palaeoecology of cladoceran microfossil assemblages at Kråkenes, western Norway, with quantitative reconstruction of temperature changes. J. Paleolim. 23: 67-76.
Frey, D. G. & B. J. Hann, 1985. Growth in cladocera. In Wenner (ed.). Factors in Adult Growth. Crustacean Issues 3. Balkema, Rotterdam.
Gaedke, U., D. Ollinger, P. Kirner & E. Bäuerle, 1998. The influence of weather conditions on the lake seasonal plankton development in a large and deep lake (L. Constance) III. The impact of water column stability on spring algal development. In George, D. et al. (eds), Management of Lakes and Reservoirs during Global Climate Change. Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 71-84.
George, D. & G. Harris, 1985. The effect of climate on long-term changes in the crustacean biomass of Lake Windermere, UK. Nature 316: 536-539.
Gillooly, J. F. & S. I. Dodson, 2000. Latitudinal patterns in the size distribution and seasonal dynamics of new world, freshwater cladocerans. Limnol. Oceanogr. 45: 22-30.
Goss, B. L. & D. L. Bunting, 1983. Daphnia development and reproduction: Responses to temperature. J. Therm. Biol. 8: 375-380.
Grimalt, J. O., P. Fernandez, L. Berdie, R. M. Vilanova, J. Catalan, R. Psenner, R. Hofer, P. G. Appleby, B. O. Rosseland, L. Lien, J. C. Massabuau & R. W. Battarbee, 2001. Selective trapping of organochlorine compounds in mountain lakes of temperate areas. Environ. Sci. Technol. 35: 2690-2697.
Harmsworth, R. V., 1968. The developmental history of Blelham Tarn (England) as shown by animal microfossils, with special reference to the Cladocera. Ecol. Monogr. 38: 223-241.
Hartig, J. H. & D. G. Wallen, 1986. The influence of light and temperature on growth and photosynthesis of Fragilaria crotonensis Kitton. J. Freshwat. Ecol. 3: 371-382.
Kamenik, C., K. A. Koining, R. Schmidt, P. G. Appleby, J. A. Dearing, A. Lami, R. Thompson & R. Psenner. 2000. 800 years of environmental changes in a high alpine lake (Gossenköllesee, tyrol) inferred from sediment records. J. Limnol. 59(suppl. 1): 43-52.
Koinig, K. A., C. Kamenik, R. Schmidt, A. Agustí-Panareda, P. G. Appleby, A. Lami, M. Prazakova, N. L. Rose, Ø. A. Schnell, R. Tessadri, R. Thompson & R. Psenner, 2002. Environmental changes in an alpine lake (Gossenköllesee, Austria) over the last two centuries-the influence of air temperature on biological parameters. J. Paleolim. 28: 147-160.
Korhola, A. & M. Rautio, 2001. Cladocera and other small branchiopods. In Smol, J. P., H. J. B. Birks & W. M. Last (eds), Tracking Environmental Change Using Lake Sediments. Volume 4: Zoological Indicators. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 5-41.
Korhola, A., 1999. Distribution patterns of Cladocera in subarctic Fennoscandian lakes and their potential in environmental reconstruction. Ecography 22: 357-373.
Korhola, A., J. Weckström, L. Holmström & P. Erästö, 2000. A quantitative Holocene climatic record from diatoms in northern Fennoscandia. Quat. Res. 54: 284-294.
Korhola, A., H. J. B. Birks, H. Olander & T. Blom, 2001. Chironomids, temperature, and numerical models: A reply to Seppälä. The Holocene 11: 613-620.
Korhola, A., S. Sorvari, M. Rautio, P. G. Appleby, J. A. Dearing, Y. Hu, N. Rose, A. Lami & N. G. Cameron, 2002. A multi-proxy analysis of climate impacts on recent development of subarctic Lake Saanajärvi in Finnish Lapland. J. Palaeolim. 28: 59-77.
Lami, A., P. Guilizzoni & J. Masaferro, 1991. Record of fossil pigments in a Alpine lake (L. Tovel, N. Italy). Mem. Ist. Ital. Idrobiol., 49: 117-126.
Lami, A. P. Guilizzoni & A. Marchetto, 2000. High resolution analysis of fossil pigments, carbon, nitrogen and sulphur in the sediment of eight European alpine lakes: the MOLAR project. J. Limnol. 59(suppl. 1) (in press).
Leavitt, P. R., 1993. A review of factors that regulate carotenoid and chlorophyill deposition and fossil pigment abundance. J. Paleolim. 9: 109-127.
Levesque, A. J., F. E. Mayle, I. R. Walker & L. C. Cwynar, 1993. A previously unrecognised late-glacial cold event in eastern North America. Nature 361: 623-626.
Levesque, A. J., L. C. Cwynar & I. Walker, 1994. A multi-proxy investigation of late-glacial climate and vegetation change at Pine Ridge Point, southwest New Brunswick, Canada. Quat. Res. 42: 316-327.
Levesque, A. J., L. C. Cwynar & I. Walker, 1997. Exceptionally steep north-south gradients in lake temperatures during the last deglaciation. Nature 385: 423-426.
Lotter, A. F. & C. Bigler, 2000. Do diatoms in the Swiss Alps reflect the length of ice-cover? Aquat. Sci. 62: 125-141.
Lotter, A. F., H. J. B. Birks, U. Eicher, W. Hofmann, J. Schwander & L. Wick, 2000. Younger Dryas and Allerød summer temperatures at Gerzensee (Switzerland) inferred from fossil pollen and cladoceran asemblages. Palaeogr. Palaeoeclim. Palaeoecol. 159: 349-361.
Lotter, A. F., H. J. B. Birks, W. Hofmann & A. Marchetto, 1997. Modern diatom, cladocera, chironomid and chrysophyte cyst assemblages as quantitative indicators for the reconstruction of past environmental conditions in the Alps. I. Climate. J. Paleolim. 18: 395-420.
Lotter, A. F., P. G. Appleby, R. Bindler, J. A. Dearing, J.-A. Grytnes, W. Hofmann, C. Kamenik, A. Lami, D. M. Livingstone, C. Ohlendorf, N. L. Rose & M. Sturm, 2002. The sediment record of the past 200 years in a Swiss high-alpine lake: Hagelseewli (2339 m.a.s.l.). J. Paleolim. 28: 111-127.
Meijering, W. P. D., 1983. On the occurrence of 'arctic' Cladocera with special reference to those along the Strait of Belle Isle (Quebec, Labrador, Newfoundland). Int. Revue ges. Hydrobiol. 68: 885-893.
Michel, C., L. Legendre, J.-C. Therriault & S. Demers, 1989. Photosynthetic response of arctic sea-ice microalgae to short-term temperature acclimation. Polar Biol. 9: 437-442.
Millard, S. P. & N. K. Neerchal, 2001. Environmental statistics with S-Plus. CRC Press, London.
Moore, M. V., C. F. Folt & R. S. Stemberger, 1996. Consequences of elevated temperatures for zooplankton assemblages in temperate lakes. Arch. Hydrobiol. 135: 289-319.
Nesje, A. & S. O. Dahl, 2001. The Greenland 8200 cal. yr BP event detected in loss-on-ignition profiles in Norwegian lacustrine sediment sequences. J. Quat. Sci. 16: 155-166.
Olander, H., A. Korhola & T. Blom, 1997. Surface sediment Chironomidae (Insecta: Diptera) distributions along an ecotonal transect in subarctic Fennoscandia: developing a tool for palaeotemperature reconstructions. J. Paleolim. 18: 45-59.
Olander, H., H. J. B. Birks, A. Korhola & T. Blom, 1999. An expanded calibration model for inferring summer lake-water and air temperatures from chironomid assemblages in northern Fennoscandia. The Holocene. 9: 279-294.
Patalas, K., 1990. Diversity of the zooplankton communities in Canadian lakes as a function of climate. Verh. Int. Ver. Limnol. 24: 360-368.
Pienitz, R., J. P. Smol & H. J. B. Birks, 1995. Assessment of freshwater diatoms as quantitative indicators of past climate change in the Yukon and Northwest Territories, Can. J. Paleolim. 13: 21-49.
Pla, S., 2001. Chrysophycean cysts from the Pyrenees. J. Cramer, Berlin, Germany.
Psenner, R. & R. Schmidt, 1992. Climate-driven pH control of remote alpine lakes and effects of acid deposition. Nature 356: 781-783.
Ramsey, F. L. & D. W. Schafer, 1997. The Statistical Sleuth. A Course in Methods of Data Analysis. Duxbury Press, London.
Rautio, M., 1998. Community structure of crustacean zooplankton in subarctic ponds-effects of altitude and physical heterogenity. Ecography 21: 327-335.
Rautio, M., S. Sorvari & A. Korhola, 2000. Diatom and crustacean zooplankton communities, their seasonal variability and representation in the sediments of subarctic Lake Saanajärvi. J. Limnol. 59: 81-96.
Raven, J. & R. Geider, 1988. Temperature and algal growth. New Phytol. 110: 441-461.
Rioual, P., V. Andrieu-Ponel, M. Rietti-Shati, R. W. Battarbee, J.-L. de Beaulieu, R. Cheddadi, M. Reille, H. Svobodova & A. Shemesh, 2001. High-resolution record of climate stability in France during the last interglacial period. Nature 413: 293-296.
Rose, N. L., 1995. The carbonaceous particle record in lake sediments from the Arctic and other remote areas of the northern hemisphere. Sci. Total Environ. 160/161: 487-496.
Rosén, P., U. Segerström, L. Eriksson, I. Renberg & H. J. B. Birks, 2001. Holocene climate change reconstructed from diatoms, chironomids, pollen and near-infrared spectroscopy at an alpine lake (Sjuodjijaure) in northern Sweden. The Holocene (in press).
Sandgren, C. D. (ed.), 1988. Growth and Reproductive Strategies of Freshwater Phytoplankton. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
Sandgren, C. D., J. P. Smol & J. Kristiansen (eds), 1995. Chrysophyte algae. Ecology, Phylogeny, and Development. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
Sandøy, S. & J. P. Nilssen, 1986. A geographical survey of littoral crustacea in Norway and their use in paleolimnology. Hydrobiologia 143: 277-286.
Smol, J. P., 1988. Paleoclimate proxy data from freshwater arctic diatoms. Verh. Int. Ver. Limnol. 23: 837-844.
Smol, J. P., I. R. Walker & P. Leavitt, 1991. Paleolimnology and hindcasting climatic trends. Verh. Int. Ver. Limnol. 24: 1240-1246.
Sovari, S. & A. Korhola, 1998. Recent diatom assemblage changes in subarctic Lake Saanajärvi, NW Finnish Lapland, and their palaeoevnironmental implications. J. Paleolim. 20: 205-215.
Šporka, F., E. Štefková, P. Bitušík, R. Thompson, A. Agustí-Panareda, P. G. Appleby, J.-A. Grytnes, C. Kamenik, I. Krno, A. Lami, N. L. Rose & E. Shilland, 2002. The paleolimnological analysis of sediments from high mountain lake Nižné Terianske pleso in the High Tatras (Slovakia). J. Paleolim. 28: 95-109.
Stemberger, R., A. Herlihy, D. Kugler & S. Paulsen, 1996. Climatic forcing on zooplankton richness in lakes of the northeastern United States. Limnol. Oceanogr. 41: 1093-1101.
Thompson, R. & R. M. Clark, 1989. Sequence slotting for stratigraphic correlation between cores: theory and practice. J. Paleolim. 2:173-184.
Vasko, K., H. T. T. Toivonen & A. Korhola, 2000. A Bayesian multinomial Gaussian response model for organism-based environmental reconstruction. J. Paleolim. 24: 243-250.
Walker, I. R., 1995. Chironomids as indicators of past environmental change. In Armitage, P. D., P. S. Cranston & L. C. V. Pinder (eds), The Chironomidae. The Biology and Ecology of Nonbiting Midges. Chapman & Hall, London, 405-422.
Walker, I. R., J. P. Smol, D. R. Engstrom & H. J. B. Birks, 1991. An assessment of Chironomidae as quantitative indicators of past climatic change. Can. J. Fish. aquat. Sci. S. 48: 975-987.
Walker, I. R., A. J. Levesque, L. C. Cwynar & A. F. Lotter, 1997. An expanded surface-water palaeotemperature inference model for use with fossil midges from eastern Canada. J. Paleolim. 18: 165-178.
Wathne, B. M., S. Patrick & N. G. Cameron, 1997. AL:PE-acidification of mountain lakes: palaeolimnology and ecology. Part 2-remote mountain lakes as indicators of air pollution and climate change. NIVA report 3538-97, Oslo.
Weckström, J. & A. Korhola, 2001. Patterns in the distribution, composition and diversity of diatom assemblages in relation to ecoclimatic factors in Arctic Lapland. J. Biogeogr. 28: 31-46.
Weckström, J., A. Korhola & T. Blom, 1997a. The relationship between diatoms and water temperature in 30 subarctic Fennoscandian lakes. Arct. Alp. Res. 29: 75-92.
Weckström, J., A. Korhola & T. Blom, 1997b. Diatoms as quantitative indicators of pH and water temperature in subarctic Fennoscandian lakes. Hydrobiol. 347: 171-184.
Willemse, N. W. & T. E. Törnquist, 1999. Holocene century-scale temperature variability from West Greenland lake records. Geology 27: 580-584.
Wilson, S. E., I. R. Walker, R. J. Mott & J. P. Smol, 1993. Climatic and limnological changes associated with the Younger Dryas in Atlantic Canada. Clim. Dynam. 8: 177-187.