North Atlantic Oscillation (NAO) är det dominerande atmosfäriska tryckläget över Nordatlanten som spelar en betydande roll för att bestämma vinterklimatet i Europa. Beroende på det rådande tillståndet för NAO, Europa upplever milda eller mycket kalla vintrar och till och med kraftiga stormar. Geoforskare baserade vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) i Tyskland rekonstruerar för närvarande fluktuationerna i NAO under de senaste 10, 000 år med syfte att kunna förutse framtida utveckling. För det här syftet, de använder stalagmiter från underjordiska grottor som naturliga klimatarkiv och undersöker nya indikatorer på klimatförändringar för att hämta klimatinformation som är så korrekt som möjligt. De första resultaten tyder på att det är troligt att NAO kommer att reagera på smältningen av den arktiska inlandsisen i framtiden, med konsekvenser för vårt klimat, miljö, och samhället som helhet.

Dr Jasper Wassenburg arbetar med stalagmiter från grottor i Mellersta Atlas, en bergskedja i nordvästra Marocko. Stalagmiter är kalciumkarbonatavlagringar som växer från golvet i en grotta och uppåt på grund av utfällning av kalciumkarbonatmineraler som avsatts från droppvattnet. Kalcit är den vanligaste formen av kalciumkarbonat även om det i vissa fall också kan vara aragonit. "Aragonit, om väl bevarad, kan dateras med anmärkningsvärd precision. Så vi föredrar aragonitstalagmiter framför kalcitiska, " förklarade Wassenburg, som är medlem i forskargruppen som leds av professor Denis Scholz vid Institutet för geovetenskap vid Mainz universitet.

Införlivandet av kemiska element i speleothems, vilket är termen som forskare använder för sekundära mineralfyndigheter i grottor, är ofta beroende av förändringar i miljön. Dessa element är kända som klimatproxies eftersom de ger indirekta bevis på klimathistoria. Wassenburgs studie av sju speleothemprover erhållna från Marocko, Indien, Frankrike, Spanien, och en grotta känd som Hüttenbläserschachthöhle i Tysklands Sauerland-regionen är det första försöket att i detalj identifiera de koncentrationer där spårämnen tenderar att inkorporeras i aragonit. "Vi har kunnat visa att koncentrationen av uran i aragonitstalagmiter är en mycket exakt indikator på förhistoriska nederbördsmönster, ", tillade han. Detta betyder att stalagmiter kan berätta kvalitativt för oss hur mycket det regnade 200, 000 år sedan.

Rekonstruktion av den nordatlantiska oscillationen så långt tillbaka som början av den nuvarande mellanistidperioden

Uran- och strontiumkoncentrationer och de relativa förhållandena mellan syreisotoper analyserades också för att få information om tidigare nederbörd för en nyligen genomförd studie av tidigare NAO-variabilitet. NAO-indexet återspeglar skillnaden i atmosfärstryck mellan den isländska lågan i norr och Azorerna i söder. Ett speciellt fenomen av intresse är att om NAO tar med torrt väder till Europa, det regnar i Marocko — och vice versa. Vädret i den nordvästra regionen av Marocko verkar reagera särskilt känsligt för förändringar i NAO. I detta fall, proverna som Dr Jasper Wassenburg använde kom från en ganska liten grotta där värdstenen är dolomit. Grotte de Piste ligger i Atlasbergen på en höjd av cirka 1, 250 meter över havet. Det är 70 till 80 meter i omfattning och 15 till 20 meter från golv till tak.

Resultaten av analys av speleothem från nordvästra Marocko jämfördes med en nederbördsrekonstruktion erhållen från andra grottavlagringar från Bunkerhöhle- eller Bunkergrottan i västra Tyskland. Detta gjorde det möjligt för klimatforskarna att spåra NAO:s fluktuationer under de senaste 11, 000 år till slutet av den senaste istiden. Den bästa rekonstruktionen som tidigare fanns gick tillbaka endast 5, 200 år. "Vi blev förvånade när vi upptäckte att situationen under den tidiga Holocen 11, 000 år sedan var helt annorlunda än idag. Väderregimerna i Europa och Marocko verkar ha betett sig på liknande sätt så att blött väder i Europa också innebar mer regn i Marocko, " förklarade Wassenburg. Denna positiva korrelation försvann någon gång under övergången från tidig holocen till mitten av holocen.

Forskarna postulerar att detta berodde på en stor minskning av smältvattenbidraget från inlandsisen Laurentide som fortfarande täckte stora områden i Nordamerika i slutet av istiden. "Mönstret för den nordatlantiska oscillationen är inte så stabilt som vi trodde, " konstaterade professor Dennis Scholz och tillade att NAO troligen också kommer att påverkas av dagens avsmältning av Grönlandsisen, med potentiella effekter på atmosfären, haven, och andra biologiska fenomen, inklusive jordbruk och fiske. Teamet planerar att genomföra ytterligare forskning för att rekonstruera förändringarna av NAO under de senaste 10, 000 år.