尼爾斯·德溫特在研究貝殼化石。來源:尼爾斯·德溫特
古氣候學家尼爾斯·德·溫特(Niels de Winter)和他的同事開發了一種創新方法，利用團簇同位素方法在季節性尺度上重建過去地質時期的氣候。它們表明，恐龍當時應對的是比人們以前想象的更炎熱的夏季。研究結果表明，在中緯度地區，季節性氣溫可能會隨著氣候變暖而上升，而季節差異卻保持不變。這導致夏季氣溫非常高。
古氣候學家研究過去地質時期的氣候。尼爾斯·德溫特(VUB-AMGC 和烏得勒支大學)領導的國際研究小組使用一種創新的技術，首次表明恐龍必須處理比以前認為更大的季節性差異。
德溫特說:“我們過去認為，當氣候像白堊紀時期那樣變暖時，季節之間的差異就會減小，就像現在熱帶地區夏季和冬季的溫差會減小一樣。”然而，我們現在的重建顯示，平均溫度確實上升了，但夏季和冬季之間的溫差保持相當恒定。這會導致夏季更熱，冬季更暖。”
為了更好地描述高二氧化碳濃度時期的氣候特征，研究人員使用了保存完好的軟體動物化石，這些化石生活在大約7800萬年前的白堊紀瑞典南部。這些貝殼生長在當時覆蓋歐洲大部分地區的溫暖淺海中。他們記錄了環境和氣候的每月變化，就像樹木的年輪一樣。在他們的研究中，德溫特和團隊首次使用了“團簇同位素”方法，并結合了尼爾斯德溫特發明的方法。
團簇同位素與VUB-UU方法結合——地質學上的一場革命
同位素是同一種元素的不同質量的原子。自20世紀50年代以來，碳酸鹽巖中氧同位素的比例一直被用來測量過去地質時期的水溫。然而，這需要研究人員對海水的化學成分進行估算，因為海水的同位素比率會影響貝殼的同位素比率，這就導致了更高的不確定性。大約十年前，人們發明了“團簇同位素”法，這種方法不依賴于海水的化學成分，可以精確地重建海水。但是，團簇同位素法有一個缺點:它需要太多的碳酸鹽，因此無法在更詳細的水平上重建溫度，比如基于貝殼的季節性波動。
德溫特現在發明了一種創新方法，將少量碳酸鹽的測量結果巧妙地結合起來，用于溫度重建。因此，團簇同位素法需要的材料少得多，因此可以用于研究貝殼化石，這些貝殼化石就像樹木的年輪一樣，包含著關于它們生活條件的大量信息。該方法還允許連續夏季(和冬季)的碳酸鹽聚集，以更好地重建季節性溫度。例如，溫特發現，白堊紀“溫室期”瑞典的水溫在15°C到27°C之間波動，比今天高出10°C以上。
該團隊還與英國布里斯托爾大學的科學家合作，后者開發了氣候模型，將結果與白堊紀時期的氣候模擬進行了比較。盡管之前對白堊紀的氣候重建結果往往比這些模型更冷，但新的結果與布里斯托爾模型非常吻合。這表明季節變化和水化學在氣候重建中是非常重要的。
“在季節尺度上確定如此久遠的氣候變化是非常困難的，但季節尺度對于正確地重建氣候是至關重要的。”如果季節之間幾乎沒有任何差異，對年平均溫度的重建結果與季節之間差異很大的情況不同。人們認為，在恐龍時代，季節之間的差異很小。我們現在已經確定，季節差異更大。在一年平均溫度不變的情況下，夏天的溫度會高得多。”
德溫特解釋說，“因此他們的研究結果表明，在中緯度地區，季節溫度可能會隨著氣候變暖而上升，而季節差異卻保持不變。”這導致夏季氣溫非常高。這些結果為在非常精細的尺度上的溫暖氣候的動力學帶來了新的見解，可以用來改善氣候重建和氣候預測。此外，它們表明，更溫暖的氣候也可能有極端的季節。”
這一發展對氣候重建的方式有著深遠的影響。它使研究人員能夠確定海水化學成分的影響以及冬夏差異的影響，從而驗證數十年溫度重建的準確性。由于他開創性的研究，德溫特獲得了年度EOS移液管獎和2021年新科學家科學才俊提名。
