作为气候档案的石笋

一个包括海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院的地球科学家在内的研究小组证明，当结合树木年轮记录的数据时，石笋可以开辟一个独特的档案库来研究数百年来的自然气候波动。研究人员分析了德国南部一个洞穴中由石灰水形成的石笋中的氧同位素组成。结合从树木年轮获得的数据，他们能够重建几个世纪以来的短期气候波动，并将它们与历史上记录的环境事件相关联。

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的地球科学家托拜厄斯·克鲁格博士解释说，到目前为止，数百年来的短期气候波动只能通过结合大量研究的独立测量数据的树木年轮记录来分析。树木年轮的大小相差几毫米，提供了有关季节性降水动态的信息，进而表明特定生长期的气候条件。

根据克鲁格博士的说法，特别是在寒冷的年份，夏季会有大量降雨，而在温暖的年份，冬季会非常潮湿。

与树木年轮不同，石笋仅在特殊情况下用于系统测量气候数据及其年度变化。

决定性因素是雨水渗入洞穴，溶解的石灰形成石笋。

这些水来自寒冷和温暖季节的当地降水，每一种水都具有特殊的氧同位素组成。

由此可以得出分析结果，表明冬季或夏季降水是否占主导地位以及在哪一年占主导地位。

来自海德堡和卡尔斯鲁厄的研究人员研究了一块石笋——一种从洞穴底部向上生长的滴水石——来自瑞士弗朗科尼亚的“Kleine Teufelshö”。

这种石笋以每千年1至4厘米的速度生长，年增长率约为一根头发的宽度，比同类石笋生长缓慢得多。

石笋的生长区域比树木年轮薄100倍，因此仅仅几厘米就可以提供一千年来的气候条件数据。

海德堡大学地球科学研究所使用离子探针测量了氧同位素的组成。

“这些分析需要在仅仅几微米的年生长区域内进行精确测量，只有使用这种大型研究设备才有可能实现这一点，”教授解释说。

海德堡离子探针实验室负责人马里奥·特里洛夫博士说。

研究人员报告说，从“Kleine Teufelshö”石笋中获得的气候数据揭示了区域和全球环境事件。

1816年异常寒冷，在历史上被称为没有夏天的一年，这是由1815年4月印度尼西亚坦博拉火山爆发引起的，六年前一次迄今未知的火山爆发可能加剧了这一异常寒冷的年份。

来自石笋测量的数据显示，在此期间夏季寒冷，冬季非常潮湿，加上常年洪水导致歉收和饥荒。

石笋中存储的信息还为小冰期等长期气候波动提供了证据，小冰期的核心时期始于16世纪末，一直持续到17世纪末。

根据研究人员的说法，这一时期的标志是频繁的洪水，历史上记录在离“Teufelshö”不远的纽伦堡市洞穴的气候数据通过附近的树木年轮档案得到了验证。

KIT应用地球科学研究所的克鲁格博士解释说，数据表明寒冷干燥的冬季推迟了每年的冰雪融化，导致了具有灾难性后果的短期大洪水。

研究结果发表在杂志上地球和行星科学快报。除了来自海德堡和卡尔斯鲁厄的科学家外，来自柏林、霍恩海姆和曼海姆的研究人员也参与了调查。

来源: Materials provided by Heidelberg University.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Tobias Kluge, Philipp Holz, Thomas Neumann, Elisabeth Eiche, Maximilian Schuh, Norbert Frank, Ronny Friedrich, Alexander Land, Mario Trieloff, Axel K. Schmitt. Assessment of climate extremes at the regional scale during the last millennium using an annually resolved stalagmite record. Earth and Planetary Science Letters, 2023; 624: 118458 DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118458