Panoramautsikt över en isklippa inne i Scărișoara Ice Cave, där forskningen gjordes. Kredit:Gigi Fratila &Claudiu Szabo
Iskärnor borrade från en glaciär i en grotta i Transsylvanien ger nya bevis på hur Europas vinterväder och klimatmönster fluktuerade under de senaste 10, 000 år, känd som holocenperioden.
Kärnorna ger insikter i hur regionens klimat har förändrats över tid. Forskarnas resultat, publicerades denna vecka i tidskriften Vetenskapliga rapporter, kan hjälpa till att avslöja hur klimatet i den nordatlantiska regionen, som inkluderar USA, varierar på långa tidsskalor.
Projektet, finansierat av National Science Foundation (NSF) och det rumänska utbildningsministeriet, involverade forskare från University of South Florida (USF), University of Belfast, Universitetet i Bremen och Stockholms universitet, bland andra institutioner.
Forskare från Emil Racoviță Institute of Speleology i Cluj-Napoca, Rumänien, och USF:s School of Geosciences samlade sina bevis i världens mest utforskade isgrotta och äldsta grottglaciär, gömd djupt i hjärtat av Transsylvanien i centrala Rumänien.
Med sina höga isformationer och stora underjordiska isavlagringar, Scărișoara Ice Cave är en av de viktigaste vetenskapliga platserna i Europa.
Forskaren Bogdan Onac från USF och hans kollega Aurel Perșoiu, arbetar med ett team av forskare i Scărișoara Ice Cave, provtog den antika isen där för att rekonstruera vinterklimatet under holocenperioden.
Under de senaste 10, 000 år, snö och regn droppade ner i Scărișoaras djup, där de frös till tunna lager av is som innehöll kemiska bevis på tidigare vintertemperaturförändringar.
Tills nu, forskare saknade långsiktiga rekonstruktioner av vinterklimatet. Den kunskapsklyftan hämmade en fullständig förståelse av tidigare klimatdynamik, sa Onac.
"De flesta av paleoklimatregistren från denna region är växtbaserade, och spåra bara den varma delen av året – växtsäsongen, " säger Candace Major, programdirektör i NSF:s direktorat för geovetenskap, som finansierade forskningen. "Det missar halva historien. Den spektakulära isgrottan i Scărișoara fyller en avgörande pusselbit av tidigare klimatförändringar när det gäller att registrera vad som händer under vintern."
Rekonstruktioner av jordens klimatrekord har till stor del förlitat sig på sommarförhållanden, kartlägga fluktuationer genom vegetationsbaserade prover, såsom trädets ringbredd, pollen och organismer som trivs under den varmare växtsäsongen.
Frånvarande, dock, var viktiga data från vintrar, sa Onac.
Beläget i Apusenibergen, regionen kring Scărișoara Ice Cave får nederbörd från Atlanten och Medelhavet och är en idealisk plats för att studera förändringar i kurserna som stormar följer över Öst- och Centraleuropa, säger forskarna.
Isklippan på 16 meter (52 fot), ses här från "Småreservatet". Kredit:C. Ciubotarescu
Radiokoldatering av små löv och träfragment bevarade i grottans is indikerar att dess glaciär är minst 10, 500 år gammal, vilket gör den till den äldsta grottglaciären i världen och en av de äldsta glaciärerna på jorden utanför polarområdena.
Från prover av isen, forskarna kunde kartlägga detaljerna om vinterförhållanden som blir varmare och blötare med tiden i Öst- och Centraleuropa. Temperaturerna nådde ett maximum under mitten av holocen omkring 7, 000 till 5, 000 år sedan och minskade efteråt mot den lilla istiden, 150 år sedan.
En stor förändring i atmosfärens dynamik inträffade under mitten av holocen, när vinterns stormspår byttes om och gav blötare och kallare förhållanden i nordvästra Europa, och expansionen av ett medelhavsklimat mot sydöstra Europa.
"Vår rekonstruktion ger en av mycket få vinterklimatrekonstruktioner, fylla i många luckor i vår kunskap om tidigare klimatvariationer, sa Onac.
Värmande vintertemperaturer ledde till snabba miljöförändringar som möjliggjorde en expansion norrut av neolitiska bönder mot det europeiska fastlandet, och kontinentens snabba befolkning.
"Våra data tillåter oss att rekonstruera samspelet mellan Atlanten och Medelhavets fuktkällor, " Sa Onac. "Vi kan också dra slutsatser om tidigare atmosfäriska cirkulationsmönster, med konsekvenser för framtida klimatförändringar. Vår forskning erbjuder ett långsiktigt sammanhang för att bättre förstå dessa förändringar."
Resultaten från studien berättar för forskare hur klimatet i den nordatlantiska regionen, som inkluderar USA, varierar på långa tidsskalor. Forskarna fortsätter sin grottstudie, arbetar för att förlänga rekordet tillbaka 13, 000 år eller mer.