قام فريق من علماء الجيولوجيا من جامعة هايدلبرغ ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا بدمج بيانات حلقات الأشجار مع معلومات الصواعد للحصول على أرشيف فريد لدراسة التغيرات المناخية الطبيعية على مر القرون. Researchers analyzed the isotopic composition of oxygen in stalagmites formed from calcareous water in a cave in southern Germany. ومن خلال الجمع بين البيانات التي تم الحصول عليها من حلقات الأشجار، تمكنوا من إعادة بناء التقلبات المناخية قصيرة المدى على مدى قرون وربطها بالأحداث البيئية المسجلة تاريخيا.
حلقات الأشجار وتحليل المناخ على المدى القصير
يوضح الدكتور توبياس كلوج، عالم الجيولوجيا في معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT)، أنه حتى الآن، لم يكن من الممكن تحليل التقلبات المناخية قصيرة المدى على مدى مئات السنين إلا من خلال سجلات حلقات الأشجار، جنبًا إلى جنب مع قياسات مستقلة من دراسات متعددة. توفر حلقات الأشجار، التي تختلف في الحجم ببضعة ملليمترات، معلومات عن ديناميكيات هطول الأمطار الموسمية، والتي تشير بدورها إلى الظروف المناخية خلال فترات نمو محددة. وفقا للدكتور كروجر، في السنوات الباردة، يمكن أن يكون هطول الأمطار في الصيف غزيرا بشكل خاص، بينما في السنوات الدافئة، يمكن أن يكون الشتاء رطبا جدا.
وعلى النقيض من حلقات الأشجار، لا تستخدم الصواعد إلا في حالات خاصة لقياس البيانات المناخية وتغيراتها السنوية بشكل منهجي. كان العامل الحاسم هو مياه الأمطار التي تسربت إلى الكهف، وشكل الجير المذاب الصواعد. تأتي مياه الأمطار هذه من الأمطار المحلية الباردة والدافئة، ولكل منها تركيبة نظائر أكسجين خاصة. من هذا، من الممكن تحليل السنوات التي يهيمن فيها هطول الأمطار في فصل الشتاء أو هطول الأمطار في الصيف.
دراسة الحالة: كلاين تيوفيلسهولي الصواعد
قام باحثون من هايدلبرغ وكارلسروه بدراسة الصواعد - الصخور المتساقطة التي تنمو لأعلى من أرضية الكهوف - في "Kleine Teufelshöhle" في منطقة فرانكونيا بسويسرا. ويبلغ معدل نمو هذه الصواعد من 1 إلى 4 سنتيمترات لكل ألف سنة، وهو ما يعادل عرض الشعرة سنويًا. معدل نموها أبطأ بكثير من الصواعد المماثلة.
إن نطاقات نمو الصواعد أرق بمئات المرات من حلقات النمو، لذا فإن بضعة سنتيمترات فقط من النمو يمكن أن توفر بيانات عن الظروف المناخية على مدى آلاف السنين. قام معهد علوم الأرض بجامعة هايدلبرغ بقياس تكوين نظائر الأكسجين باستخدام مسبار أيوني. يوضح البروفيسور الدكتور ماريو تريلوف، رئيس مختبر هايدلبرغ أيون بروب: "يتطلب التحليل قياسات دقيقة في منطقة نمو تبلغ بضعة ميكرونات فقط سنويًا، وهو أمر ممكن فقط باستخدام معدات بحثية كبيرة من هذا النوع".
الأحداث المناخية التاريخية التي كشفت عنها بيانات الصواعد
أفاد باحثون أن البيانات المناخية التي تم الحصول عليها من الصواعد "Kleine Teufelshöhle" تلقي الضوء على الأحداث البيئية الإقليمية والعالمية. كان عام 1816 عامًا باردًا على نحو غير عادي، والمعروف باسم "العام بدون صيف"، بسبب ثوران بركان جبل تامبورا في إندونيسيا في أبريل 1815، والذي ربما تفاقم بسبب ثوران بركاني غير معروف قبل ذلك بست سنوات. تظهر قياسات الصواعد أن هذه الفترة تميزت بفصول صيف باردة وشتاء ممطر، والتي أدت إلى جانب الفيضانات الدائمة إلى ضعف المحاصيل والمجاعة.
توفر المعلومات المخزنة في الصواعد أيضًا دليلاً على التقلبات المناخية طويلة المدى، مثل العصر الجليدي الصغير، الذي بدأت الفترة الأساسية له في أواخر القرن السادس عشر واستمرت حتى أواخر القرن السابع عشر. ووفقا للباحثين، كانت الفيضانات متكررة خلال هذه الفترة، مع وجود سجلات تاريخية في مدينة نورمبرغ، غير البعيدة عن "Teufelshöhle".
وتحقق الباحثون من البيانات المناخية من الكهف باستخدام أرشيفات حلقات الأشجار القريبة. وأوضح الدكتور كلوج من معهد علوم الأرض التطبيقية التابع لمعهد KIT أن هذه البيانات تشير إلى أن فصول الشتاء الباردة والجافة تؤخر الذوبان السنوي للثلوج والجليد، مما يؤدي إلى فيضانات كبيرة في فترة قصيرة من الزمن مع عواقب كارثية.
المصدر المجمع: ScitechDaily