从植物化石寻找东北过去和未来气候的线索

古老的气候可以帮助我们了解过去，也可以帮助我们了解未来。2300 万年前，也就是所谓的中新世时期，康涅狄格州的温度比今天高了大约五到六度，大致位于现在长岛的位置。到中新世末期，大约五百万年前，地球逐渐变冷，南极洲出现冰川作用，北极也有一些冰。

这种降温情景与当今气候变化的方向相反。康涅狄格大学地球科学系驻校助理教授 Tammo Reichgelt 指出的一个不同之处在于，在过去，这些变化是逐渐发生的，间隔超过 1800 万年，而不是像目前全球变暖的速度那样仅间隔几百年。中新世可能仍会让我们了解在更温暖的未来会发生什么。

Reichgelt 领导的研究团队包括地球科学系助理教授冯冉、海斯堡州立大学的 Aly Baumgartner 和地质调查局的 Debra A. Willard，他们正在努力了解这个远古时代的气候细节Reichgelt 说，东部，不幸的是，这是古气候地图上的一个空白点。这些差距是由于东部富含化石的地区较少，这可能是由于冰川侵蚀和缺乏可以沉积物质的沉积盆地的结合。他们在全球和行星变化中发表了他们的最新发现。

面对该地区化石稀有的挑战，Reichgelt 和他的合著者从东海岸的地点收集了尽可能多的化石信息，这些化石信息来自大型植物化石，包括叶子、果实和花朵的遗骸，以及微化石，如花粉和孢子。

“从路易斯安那州到佛蒙特州，我们在整个东部沿海地区都有不同的化石产地，但没有一个是连续的，”Reichgelt 说。“它立即创建了一个已经方格的图片，但这并不一定意味着没有什么有趣的事情发生，它只是让它更难解释。”

植物的特征反映了它生长的气候;因此，植物是破译气候条件的有力代表。作为一名古植物学家，Reichgelt 利用这些来自植物化石的线索来重建古代气候的细节。

利用化石数据，研究人员通过观察与每个地点发现的化石最近的现存近缘植物的现代植物分布，拼凑出古气候。这些信息使研究人员能够创建植物在当今条件下可以生长的最佳重叠范围。

“在其中一些地区，有热带元素，例如马萨诸塞州人心果科(Sapotaceae)的花粉。今天那些地方的这些类型的植物太冷了，这表明它要暖和得多。我们对其进行了量化，并创建了一个最适合气候的包络线，它为我们提供了大约两度不确定性的范围。”

Reichgelt 解释说，数据显示的情况非常出乎意料。他们将数据分为两个不同的时间间隔，较暖的中新世早期至中期，以及变冷并接近当前气候条件的中新世晚期。

有趣的是，在较早的时间间隔内，佛蒙特州和佛罗里达州的化石植物群之间的温度差异很小。在中新世早期全球变暖的气候中，东部沿海地区的气候似乎总体上是均匀的，东北部的气候更温暖、更湿润，与今天东南部的情况似乎没有什么不同。

Reichgelt 说，数据还表明整个地区的降雨季节性存在明显差异，比我们现在看到的更明显。

冯模拟了中新世的气候条件，团队将这些模型与古植物重建进行了比较。重建的气候数据在降雨方面与模型一致，然而，模拟温度高于化石数据显示的温度。

“问题来了，是否有什么东西影响了工厂重建?或者是否有什么东西影响了模型重建?长话短说，东海岸的洋流或风暴系统等热传输系统可以从东海岸传输水和热量低纬度地区向高纬度地区转移，以一种比今天更有效的方式。由于我们只有来自陆地的证据，所以这是非常推测性的，”Reichgelt 说。

建模是一个迭代过程，模型和代理数据之间有时会出现不匹配，但 Feng 和 Reichgelt 是社区努力的一部分，旨在调查模型模拟中新世气候的技能以及模型和地质数据之间差异的原因。Reichgelt 说这里的信息肯定会被纳入模型的验证和改进中。

Reichgelt 将研究结果与现代气候变化情景进行了比较，现代气候变化情景预测随着我​​们进入 21 世纪，降雨季节性会增加，东北地区预计干旱风险增加，年降水量增加，极端降水事件增加，与论文中的结果。

随着气候的持续变化，古气候重建数据表明我们可能会开始看到东部沿海地区的气候均匀化，那里的温度季节性看起来很像你在东南部看到的，Reichgelt 说，例如北部地区冬天暖和得多，像东南部的冬天。

冯说，我们目前在东北经历的暖冬是早中新世的典型特征，未来可能会更加频繁。

Reichgelt 补充了另一个与他们分析的植被类型有关的有趣发现，这些植被类型在如此均一的气候中绝非同质。

“植被极其参差不齐。我们确实知道它一直是森林覆盖的，就像今天一样，但有各种不同的森林类型。这很重要的原因是在中新世期间大陆的西部和中部，从森林到草原有巨大的转变，而这在东部似乎没有发生。”

Reichgelt 希望在未来的研究中深入研究为什么会出现这种情况。

至于我们应该从这项研究中收集到什么，Reichgelt 说，令人惊奇的是发现中新世与东部气候变化的观测和模型预测之间有如此多的重叠。

“从降水增加、气候变化影响向北放大以及季节性降雨的变化来看，中新世温暖的世界似乎是未来的一个非常好的类比。”