Een team van geowetenschappers van de Universiteit van Heidelberg en het Karlsruhe Instituut voor Technologie combineerde gegevens van boomringen met informatie over stalagmieten om een uniek archief te verkrijgen voor het bestuderen van natuurlijke klimaatveranderingen door de eeuwen heen. Onderzoekers analyseerden de isotopensamenstelling van zuurstof in stalagmieten gevormd uit kalkhoudend water in een grot in Zuid-Duitsland. Door gegevens uit boomringen te combineren, waren ze in staat klimaatschommelingen op korte termijn door de eeuwen heen te reconstrueren en deze te koppelen aan historisch vastgelegde milieugebeurtenissen.
Boomring- en kortetermijnklimaatanalyse
Dr. Tobias Kluge, een geowetenschapper aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), legt uit dat kortetermijnklimaatschommelingen over honderden jaren tot nu toe alleen konden worden geanalyseerd aan de hand van boomringregistraties, gecombineerd met onafhankelijke metingen uit meerdere onderzoeken. Boomringen, die enkele millimeters in grootte variëren, geven informatie over de seizoensgebonden neerslagdynamiek, die op zijn beurt de klimatologische omstandigheden tijdens specifieke groeiperioden aangeeft. Volgens dr. Krueger kan de regenval in de zomer bijzonder hevig zijn in de koude jaren, terwijl de winters in warme jaren erg nat kunnen zijn.
In tegenstelling tot boomringen worden stalagmieten alleen in speciale gevallen gebruikt om systematisch klimaatgegevens en hun jaarlijkse veranderingen te meten. Doorslaggevend was het regenwater dat de grot binnensijpelde, waarbij de opgeloste kalk stalagmieten vormde. Dit regenwater is afkomstig van lokale neerslag in het koude en warme seizoen, elk met een speciale samenstelling van zuurstofisotopen. Hieruit kan worden geanalyseerd in welke jaren winterneerslag of zomerneerslag dominant is.
Casestudy: Kleine Teufelshöhle-stalagmiet
Onderzoekers uit Heidelberg en Karlsruhe bestudeerden stalagmieten - druipende rotsen die uit de bodem van grotten omhoog groeien - in de "Kleine Teufelshöhle" in de Zwitserse regio Franken. De groeisnelheid van deze stalagmiet bedraagt 1 tot 4 centimeter per duizend jaar, wat ongeveer de breedte van een haar per jaar is. De groeisnelheid is veel langzamer dan die van vergelijkbare stalagmieten.
De groeibanden van stalagmieten zijn honderden keren dunner dan jaarringen, dus slechts een paar centimeter groei kan gegevens opleveren over de klimaatomstandigheden gedurende millennia. Het Instituut voor Geowetenschappen van de Universiteit van Heidelberg heeft de samenstelling van zuurstofisotopen gemeten met behulp van een ionensonde. Professor Dr. Mario Trieloff, hoofd van het Heidelberg Ion Probe Laboratory, legt uit: "De analyse vereist nauwkeurige metingen in een groeizone van slechts een paar micron per jaar, wat alleen mogelijk is met dit soort grote onderzoeksapparatuur."
Historische klimaatgebeurtenissen onthuld door stalagmietengegevens
Klimaatgegevens verkregen uit de stalagmiet "Kleine Teufelshöhle" werpen licht op regionale en mondiale milieugebeurtenissen, rapporteren onderzoekers. 1816 was een ongewoon koud jaar, bekend als het 'Jaar zonder zomer', dat voortkwam uit de uitbarsting van de berg Tambora in Indonesië in april 1815, die mogelijk werd verergerd door een nog onbekende vulkaanuitbarsting zes jaar eerder. Uit metingen van stalagmieten blijkt dat deze periode werd gekenmerkt door koude zomers en natte winters, die in combinatie met voortdurende overstromingen tot slechte oogsten en hongersnood leidden.
Informatie opgeslagen in stalagmieten levert ook bewijs van klimaatschommelingen op de lange termijn, zoals de Kleine IJstijd, waarvan de kernperiode begon aan het einde van de 16e eeuw en duurde tot het einde van de 17e eeuw. Volgens onderzoekers kwamen er in deze periode regelmatig overstromingen voor, met historische gegevens in de stad Neurenberg, niet ver van "Teufelshöhle".
De onderzoekers geverifieerd klimaatgegevens uit de grot met behulp van nabijgelegen boomringarchieven. Dr. Kluge van het Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen van het KIT legde uit dat deze gegevens erop duiden dat koude, droge winters het jaarlijkse smelten van sneeuw en ijs vertraagden, wat in korte tijd tot grote overstromingen leidde met catastrofale gevolgen.
Samengestelde bron: ScitechDaily