Hundratals artiklar har skrivits om det största vulkanutbrottet i registrerad historia, vid Indonesiens berg Tambora för drygt 200 år sedan. Men för en liten grupp New England-baserade forskare, en Tambora -historia till behövdes berättas, en relaterad till dess katastrofala effekter i Maine-golfen som kan ta lärdomar av sammanflätade mänskligt-naturliga system som står inför klimatförändringar runt om i världen idag.

I det senaste numret av Vetenskapliga framsteg , första författare och forskare Karen Alexander vid University of Massachusetts Amherst och 11 andra inklusive vattenlevande ekologer, klimatforskare och miljöhistoriker berättar om sina mångskiktade, tvärvetenskaplig undersökning av Tamboras effekter på kustfisk och kommersiellt fiske.

Alexander säger, "Vi närmade oss vår studie som en rättsmedicinsk undersökning. Vi visste att Tamboras extrema kyla hade drabbat New England, Europa, Kina och andra platser så länge som 17 månader. Men ingen vi kände till hade undersökt kustekosystem och fiske. Så, vi letade efter bevis nära hemmet. "

I arbete som integrerar samhälls- och naturvetenskapen, de använde historiska fiskexportdata, väderavläsningar, dammkonstruktion och stadstillväxtkronologier och andra källor för att upptäcka Tamboras effekter på Maine -buktens komplexa mänskliga och naturliga system.

Utbrottet 1815 orsakade en långvarig, extrem klimathändelse 1816 kallat "året utan sommar". När den vulkaniska vintern slog sig ner på stora delar av norra halvklotet, grödor misslyckades, boskap dog och hungersnöd svepte över många länder. I New England, skörden kan ha sjunkit med 90 procent. Forskarna fann att 1816 också kallades "makrillåret, "en aning om vad de skulle hitta när det gäller fiske.

Förutom Tamboras klimateffekter, författarna undersökte andra systemomfattande influenser för att förklara observerade trender. Dessa inkluderade historiska händelser som kriget 1812, mänsklig befolkningstillväxt, hinder för livsmiljöer för fisk på grund av dammbyggnad och förändringar i fiskeredskap som kan ha påverkat fisket vid den tiden. Genom att använda historiska metoder i ett komplext adaptivt system -tillvägagångssätt fick de möjlighet att gruppera och beställa data i olika organisationsskalor och identifiera statistiskt signifikanta processer som motsvarade kända resultat, Säger Alexander.

Till exempel, temperaturfluktuationer påverkade hela Maine -golfen under korta perioder, medan dammkonstruktion påverkade enskilda vattendrag genom dammarnas liv. Utrymme och tidsskalor skiljer sig åt i varje fall, men både temperaturfluktuationer och livsmiljöhinder påverkar fisk, och därmed fiske, på samma gång. Sådana interaktioner är karakteristiska för komplexa system, konstaterar hon.

Att fastställa tidpunkten var nyckeln till att lösa mysteriet, Tillägger Alexander. Större exportarter, inklusive sötvatten-gytande alewives och Shad och Marine-gytande makrill och sill, har olika temperaturtoleranser och säsongsbetonade migrationsmönster och timing, eller fenologi. Alewives och makrill anlände tidigare när vattnet var kallare, shad och sill kommer senare efter att vattnet hade värmts upp. På grund av deras fenologi och sårbarhet i floder och vattendrag under lek, alewives drabbades mest av den extrema klimathändelsen. I Massachusetts där bäckar hade dammats upp länge, dess effekter förvärrades, fann forskarna.

I början av 1800 -talet var alewives en "bruksfisk, "en viktig kommersiell export men används också som kycklingfoder, trädgårdsgödsel och mänsklig mat på vintern. Vintern 1816 var så kall, Alexander säger, att "Penobscot Bay frös fast från Belfast till Castine." När alewives anlände till sin säsongens lektid, ogynnsamma förhållanden som sannolikt störde leklopp, ökad naturlig dödlighet och kritiskt för de människor som är beroende av dem, minskad fångst.

Hon tillägger, "Under denna klimatkris, människor kunde inte fånga tillräckligt med alewives för att tillgodose deras behov, så de vände sig snabbt till makrill, nästa rikliga art som kommer längs kusten. Att jaga makrill och snabbt distribuera det till samhällen utan andra livsmedelskällor förändrade kustfiskets infrastruktur i grunden. "Även om uppgifter tyder på att alewife -befolkningarna tydligen återhämtat sig inom 25 år, "människor reagerade snabbt och effektivt på Tambora på bara fem år och såg aldrig tillbaka när krisen gick över."

Antalet mänskliga och alewife -svar blev okopplat och snabba lösningar, bli permanent, senare uppnådde en luft av oundviklighet, författarna föreslår.

De tillägger att "komplexa lösningar undviker enkla förklaringar." De påpekar de "många och uppenbara, "paralleller mellan den plötsliga extrema händelsen och nuvarande händelser av torka, översvämning, stormförödelse, matstörningar och hungersnöd tillskrivna klimatförändringar.

"Det förflutna kan vara ett laboratorium, "Alexander och kollegor skriver. Att använda historiska metoder inom ett komplext adaptivt system -tillvägagångssätt kan erbjuda ett enkelt sätt att undersöka komplexa system där skala, hastighet och fenologi sammankopplar mänskliga och naturliga processer, och hjälpa till att "främja människans motståndskraft genom att stärka motståndskraften i den naturliga världen."

UMass Amherst fiskeekolog Adrian Jordaan tillägger, "När resurserna är tillgängliga lokalt, de kan hjälpa samhällen att hantera förändringar. Också, under extrema klimathändelser, otänkbara förändringar inklusive stora samhällsskift kan ske. Det här är saker som vi måste vara förberedda på i dagens värld, där extrema klimathändelser blir allt vanligare och svårare. "

Michelle Staudinger, en ekolog med Northeast Climate Science Center vid UMass Amherst, säger, "Alewives och andra fiskar som bor i både floder och hav är mycket sårbara för klimatförändringar. Lärdomarna från denna studie hjälper oss att bättre förutse, förbereda och hantera ytterligare framtida effekter på deras befolkning såväl som på de mänskliga samhällen som är beroende av dem. "

Alex Bryan, en amerikansk geologisk undersökning klimatforskare och medförfattare, säger att det var en utmaning att studera ett 200-årigt evenemang. "Långsiktiga temperaturrekord börjar inte förrän i början av 1900-talet. Lyckligtvis vi hittade väderjournalen för en läkare bosatt i Salem, Massa., som registrerade lufttemperaturen fyra gånger om dagen från 1780 -talet till 1820 -talet. Utan hans hängivenhet att övervaka vädret, denna studie skulle inte ha varit möjlig. "