Prover av sediment som tagits från havsbotten i Nordatlanten har gett forskare en aldrig tidigare skådad inblick i orsakerna till att Europas klimat har förändrats under de senaste 3000 åren.

Från romartidens varmare klimat när vingårdar blomstrade i England och Wales till de kallare förhållandena som ledde till missväxt, hungersnöd och pandemier under tidig medeltid, Europas klimat har varierat under de senaste tre årtusendena.

För första gången, forskare har kunnat fastställa varför detta inträffar, och svaret ligger långt ute till havs i Nordatlanten.

Forskare från Cardiff University har studerat fossila rester av skalbärande plankton och korn begravda i sediment från Nordatlanten för att fastställa hur förhållandena var i havet på tidsskalor på 10-20 år under en 3000-årsperiod.

Skriver i journalen Naturkommunikation , forskarna fann att under kalla perioder, iskallt vatten från Arktis skulle flyta söderut in i Labradorhavet i Nordatlanten, förändra havscirkulationsmönstren och potentiellt bromsa strömmarna som transporterar värme till Europa.

"Sjövatten kan hålla mer värme än luften, så den kan fungera som en stor lagringsvärmare. Som sådan, haven kan lagra och transportera enorma mängder värme och är därför nyckeln till att modulera vårt klimat. Intressant, vi finner förändringar i cirkulationen och distributionen av vatten i Nordatlanten som skulle ha påverkat värmetransporten till Europa, " förklarar Dr Paola Moffa-Sanchez, från Cardiff Universitys School of Earth and Ocean Sciences som ledde studien.

Med hjälp av data som finns i små marina fossila planktonskal och sedimentkorn, forskarna kunde bygga ett register över tidigare havsförhållanden och koppla detta till viktiga historiska rekord där det europeiska klimatet var känt att ha varit, i genomsnitt, kallare eller varmare.

Till exempel, forskarna kunde koppla en avmattning av de nordatlantiska strömmarna med en ökända kylperiod, ofta kallad den lilla istiden, som befäste Europa mellan 1300 och cirka 1850. Vid den tiden avbildades omfattande kalla vintrar i europeiska målningar, som de berömda skridskoåkarna på Themsen i London.

Liknande, forskarna identifierade en annan avmattning av de nordatlantiska strömmarna samtidigt som en extrem kylperiod på 600-talet, vilket ledde till omfattande missväxt och hungersnöd över hela världen. Man tror också att konsekvenserna av denna kalla period kanske bidrog till spridningen av Justinianus pest – en av de dödligaste pandemierna i mänsklighetens historia som tog livet av uppskattningsvis 25 till 50 miljoner människor världen över.

"Vår studie visar havets betydelse för vårt klimat och hur detta naturligt har varierat tidigare när havsmätningar inte var tillgängliga. Vi har kunnat koppla våra resultat till historiska uppgifter och ge en förklaring bakom några av de betydande effekterna som klimatet har haft på den europeiska befolkningen, " förklarar professor Ian Hall.

"Nyligen, på grund av vårt mänskligt påverkade varmare klimat, Atlanten tar emot mer sötvatten från smältande arktisk is, vilket i sin tur påverkar rörelsen av vattnen i Nordatlanten. Framtida förändringar i havscirkulationen kommer sannolikt att märkas inom klimatförändringarnas mönster i Europa."