Сталагмиты в сочетании с данными древесных колец могут стать уникальным архивом для изучения природных климатических колебаний на протяжении сотен лет, продемонстрировала исследовательская группа геологов из Гейдельбергского университета и Технологического института Карлсруэ.
Учёные проанализировали изотопный состав кислорода в сталагмите, образовавшемся из известковой воды в пещере на юге Германии. В сочетании с данными, полученными по кольцам деревьев, они смогли реконструировать краткосрочные колебания климата на протяжении столетий и соотнести их с исторически зафиксированными экологическими событиями. Результаты исследования были опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters.
До сих пор колебания климата можно было проанализировать только с помощью древесных колец, объединив независимые измерения, полученные в ходе нескольких исследований. Размер колец, который варьируется в пределах нескольких миллиметров, дает информацию о динамике сезонных осадков, что, в свою очередь, указывает на климатические условия в конкретный период роста. По словам ученых, лето с обильными осадками ожидается особенно в холодные годы, в то время как очень влажные зимы – в теплые.
В отличие от древесных колец, сталагмиты лишь в исключительных случаях использовались для систематического измерения климатических данных и их годовых колебаний. Решающим фактором является проникающая в пещеру дождевая вода, растворенная известь которой образует сталагмиты. Вода поступает из осадков и характеризуется особым изотопным составом кислорода, на основании чего можно сделать анализ, показывающий, в какие годы преобладали зимние или летние осадки.
Исследователи изучили сталагмит – каплевидный камень, растущий вверх из пола пещеры, во Франконской Швейцарии. Сталагмит, скорость роста которого составляла 1 – 4 см в тысячелетие, или годовой прирост примерно на ширину одного волоса, рос гораздо медленнее, чем аналогичные. Его слои в 100 раз тоньше, чем кольцо дерева, поэтому всего несколько сантиметров могут дать данные о климатических условиях за тысячу лет.
Состав изотопов кислорода был измерен с помощью ионного зонда в Институте наук о Земле Гейдельбергского университета. Для проведения анализа требовались точные измерения в пределах годовых зон роста всего в несколько микрометров, что возможно только с помощью такого крупномасштабного исследовательского прибора.
Климатические данные, полученные из сталагмита «Kleine Teufelshöhle», свидетельствуют как о региональных, так и о глобальных экологических событиях. Необычайно холодный 1816 год, вошедший в историю как «Год без лета», был вызван извержением вулкана Тамбора в Индонезии в апреле 1815 года, возможно, усугубленным доселе неизвестным извержением вулкана за 6 лет до этого. Лето в это время было холодным, а зима – очень влажной, что в сочетании с круглогодичными наводнениями приводило к неурожаям и голоду.
Полученная информация также свидетельствует о долгосрочных колебаниях климата, таких как Малый ледниковый период с конца XVI до конца XVII века. По мнению ученых, в то время было много наводнений, что исторически зафиксировано в городе Нюрнберг недалеко от «Teufelshöhle». Климатические данные из пещеры были проверены с помощью архива древесных колец из окрестностей, которые указывают на холодные сухие зимы, которые задерживали ежегодное таяние льда и снега, что приводило к крупным кратковременным наводнениям с катастрофическими последствиями.
[Фото: KIT (taken as part of the HEiKA Project Check Extrema)]
