Forskare vid University of Minnesota har funnit att stora översvämningar och stora mängder nederbörd sker under 500-årscykler i centrala Kina. Dessa fynd kastar ljus över prognoserna för framtida översvämningar och förbättrar förståelsen för klimatförändringar över tid och den potentiella mekanismen för kraftig nederbörd i monsunregioner.

Forskningen publiceras i den publicerade i Proceedings of the U.S. National Academy of Sciences ( PNAS ), en ledande vetenskaplig tidskrift.

"För att förutsäga hur klimatförändringarna kommer att påverka framtiden, det är viktigt att veta vad som har hänt tidigare, sa Joshua Feinberg, en University of Minnesota docent i geovetenskaper och biträdande direktör för Institute for Rock Magnetism, som ledde forskningen.

"När stormarnas variation och intensitet ökar i världen, vi måste omvärdera hur frekvensen av dessa stora stormar kan vara, " sa Feinberg. "Vi hade inte potentialen att utveckla den här typen av nederbördsrekord för större delen av världen, tills nu. Dessa speleothems ger mer än 8, 000 år av data som fick oss att med stark tillförsikt identifiera närvaron av en 500-årig cykel, " han lade till

I forskningen användes stalagmiter som samlats in från Heshang-grottan i centrala Kina inom Yangtzeflodens dränering. Forskare mätte de magnetiska egenskaperna hos skiktade stalagmiter, eller kolumnformade mineralavlagringar som bildas i grottor genom tillväxten av karbonatmineraler från droppande grundvatten. När de bildas med tiden, stalagmiter utvecklar årliga lager av mineralet kalcit, som i stort sett liknar ringarna på ett träd. De samlar också järnrika magnetiska material i dessa lager, som har sitt ursprung i överliggande jord och transporteras in i grottan under nederbörds- och översvämningshändelser. Dessa järnrika mineraler är mycket mindre än bredden på människohår i storlek, men producerar en stark magnetisk signal som lätt kan mätas med moderna magnetometrar.

Feinberg och hans team analyserade de magnetiska egenskaperna hos de skiktade stalagmiterna och upptäckte mer än 8, 000 år av data inom materialen. De magnetiska data varierade på ett sådant sätt att de spårade en 500-årig cykel av stormvariationer, där blötare intervall visade en ökad koncentration av magnetiska mineraler. Detta korrelerar väl med cyklerna för El Niños sydliga oscillationsmönster och uppmätta förändringar i mängden energi från solen. Cykeln kan användas för att förutse breda nederbördsmönster i framtiden, och ge insikter om klimatförändringar i regionen över tid. Feinberg och hans team hoppas kunna utöka detta arbete över hela världen där det är möjligt.

Med hjälp av Institute for Rock Magnetism (IRM), baserad på University of Minnesota, gruppen kunde mäta de magnetiska materialen i speleothem till en högre upplösning och känslighet än tidigare möjligt. Många stenar registrerar riktningen och styrkan av jordens magnetfält vid tidpunkten för deras bildande. Genom att mäta dessa magnetiseringar, forskare kan visa hur tektoniska plattor har rört sig runt jorden genom tiden, samt hur jordens magnetfält har varierar över tidsskalor som sträcker sig från miljoner år till decennier. Det kortsiktiga beteendet hos jordens magnetfält har viktiga konsekvenser för satelliter och satellitkommunikation.