Använda gamla trädringar och arkivdokument, Historiker och klimatforskare har beskrivit en extrem kylperiod i Skottland på 1690-talet som orsakade enormt lidande. Det decimerade jordbruket, dödade så mycket som 15 procent av befolkningen och utlöste ett ödesdigert försök att etablera en skotsk koloni i södra Panama. Forskarna säger att episoden – som i deras studie visades ha varit under det kallaste decenniet på de senaste 750 åren – troligen orsakades av avlägsna vulkanutbrott. Men det var inte bara dåligt väder som ledde till katastrof. Bland annat, Skottland var politiskt isolerat från England, den är större, mer välmående granne som annars kanske hade hjälpt. Drivs delvis fram av katastrofen, de två nationerna slogs samman 1707 för att bli en del av det som nu är Storbritannien. En sådan hungersnödrelaterad tragedi upprepades aldrig, trots senare klimatsvängningar.

När Brexit nu hotar att isolera Storbritannien från EU, forskarna tycker att politikerna bör ta detta som en varning. "Genom att gå med i England, Skottland blev mer motståndskraftigt, " sa huvudförfattaren Rosanne D'Arrigo, en trädringforskare vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "Det större budskapet för idag är utan tvekan att när klimatet förändras, nationer kommer att bli starkare om de håller ihop och inte försöker göra det ensamma." Studien visas i den tidiga onlineupplagan av Journal of Volcanology and Geothermal Research .

"Scottish Ills" har länge noterats i historieböckerna. Om några år, snön från vintern låg kvar på marken långt in på sommaren, och frost slog till varje sommarnatt i veckor. Planteringssäsongen avbröts, och grödor slogs ner innan de kunde skördas. Boskapen hade inget att äta. Studien citerar Mary Caithness, Grevinnan av Breadalbane, som beskriver "kallt dimmigt väder som den äldsta personen i livet inte har sett." Andra regioner inklusive Frankrike, England och Nederländerna drabbades också av ovanligt kallt väder, men i allmänhet med mindre drastiska resultat. I Skandinavien, dock, tiotusentals dog. Det var "troligen den värsta eran av missväxt, matbrist och dödlighet som någonsin dokumenterats i skotsk historia, " skriver forskarna.

Baserat på bredden och densiteten på trädringar som forskarna samlade in, de visade att 1695-1704 var Skottlands kallaste årtionde på 750 år. Detta, utöver det faktum att mycket av det norra halvklotet redan var i greppet av den så kallade lilla istiden, när kalla temperaturer var normen i århundraden, fram till 1800-talet. "Före detta, vi visste att det var kallt. Nu har vi en förståelse för exakt hur kallt, " sa medförfattare Rob Wilson från Skottlands University of St Andrews, och en adjungerad forskare vid Lamont-Doherty. "Hela 1600-talet måste ha varit en hemsk tid att leva i Skottland, men det här var den värsta delen."

Forskarna säger att Ills sammanföll nära med flera stora vulkanutbrott. Tidigare forskare har identifierat partiklar i iskärnor som rest långa sträckor från utbrott som troligen ägde rum någonstans i tropikerna 1693 och 1695. Och Islands berg Hekla förmörkade himlen i sju månader 1693. Forskare vet redan att storskalig vulkanism kastar sulfat partiklar i atmosfären; dessa avleder solljus och kan sänka temperaturen långt från själva utbrottet i flera år. Således, forskarna tror att utbrotten skulle förklara det kyliga vädret som drabbade Skottland och andra länder på norra halvklotet samtidigt. (Inte överraskande, trädringarna visar också att det varmaste århundradet i rekordet var 1911-2010, nästan säkert på grund av mänskliga utsläpp av växthusgaser.)

Fynden är en utväxt av Scottish Pine Project, där Wilson och hans kollegor har samlat trädringsprover under de senaste 10 åren i norra Skottland. I den ödsliga höglandsregionen Cairngorms, de har borrat ut kärnor från levande träd som går tillbaka till 1400-talet. För att förlänga rekordet ytterligare, de har snorklat längs kustnära botten av isiga sjöar, letar efter länge döda träd som har fallit in och bevarats genom århundradena i kyla, syrefattig lera. När de väl hittar exemplar, de vinschar ut dem för hand och tar ut tvärsnitt med motorsågar. Teamet har också studerat byggnader vars virke gick tillbaka till 1100-talet, även om dessa inte ingick i klimatåteruppbyggnaden. Deras första kronologi publicerades 2017. Under deras arbete, teamet har hittat träd i sjöarna så gamla som 8, 000 år. De samlar fortfarande in prover och arbetar för att konstruera ett kontinuerligt klimatrekord som föregick medeltiden.

I den nya studien, forskarna säger att klimatet inte var den enda faktorn i Scottish Ills. "Kopplingen verkar enkel - vulkanisk kylning utlöste svält - men drivkrafterna mot svält är mycket mer komplexa, " skriver de. De citerar Skottlands ekonomiska omständigheter och politiska isolering från England som viktiga faktorer. England hade mer bra jordbruksmark och, just då, bättre jordbruksteknik och organisation för att leverera hjälp till de fattiga. Även om det är kallt väder, England led inte av hungersnöd, och förmodligen skulle ha kommit till hjälp för Skottland om nationerna varit enade. Skottland uppmuntrade också oklokt export av grödor vid en tidpunkt då de behövdes hemma.

På höjden av Ills, skottarna utvecklade ett invecklat företag för att skicka kolonister till Darien-regionen i Panama. Drivs delvis av hungersnödens desperation, idén fångade som en nationell mani, och människor av alla sociala och ekonomiska klasser investerade mycket av sina tillgångar – i alla, så mycket som hälften av landets hela likvida kapital. Från 1698, totalt 2, 500 kolonister började segla till denna malariadjungelkust. De slogs snabbt ned av sjukdomar, undernäring (Skottland hade dåligt råd att försörja kolonin) och konflikter med spanska styrkor, som redan kontrollerade stora delar av Syd- och Centralamerika. Kolonin övergavs efter bara 16 månader; endast några hundra kolonister överlevde; och Skottland var ekonomiskt ruinerat. Den ogästvänliga Darien-regionen är knappt bebodd än idag.

"Just då, skottarna såg kolonin som ett slags utvandring, där de skulle börja om någonstans nytt, sade D'Arrigo. Till slut, de kunde inte fly."

Upprepade förslag om att förena England och Skottland hade kommit upp under 1600-talet, men skottarna hade gjort motstånd. När hungersnöden nådde sitt slut, de gav till slut efter; tydligen, många av de herrar som fattade beslutet ansåg att att koppla sig till en större makt skulle buffra dem från ytterligare olyckor. Unionens lagar, antogs av parlamenten i Skottland och England, trädde i kraft 1707. Skottland drabbades av andra klimatextremer under de efterföljande århundradena, men kollapsade aldrig mer på detta sätt.

Under 2014, mer än 300 år efter förbundet, skottarna genomförde en folkomröstning om huruvida de återigen skulle bli en självständig stat; 55 procent röstade för att stanna i Storbritannien. Sedan kom folkomröstningen 2016 i Storbritannien som satte igång brexit – djupt impopulär i Skottland, där 62 procent röstade för att stanna i EU. I förra veckans parlamentsval i Storbritannien, pro-Brexit-styrkor vann totalt, men förlorade rungande i Skottland. Många skottar verkar nu ompröva oberoendet – inte för att de vill stå ensamma igen, men eftersom oberoende kan göra det möjligt för dem att återansluta sig till EU:s större gemenskap, och lämna den isolationistiska engelskan att klara sig själva. Uppmaningar om ännu en folkomröstning om självständighet cirkulerar redan.

"Skottland blev mer motståndskraftigt när det blev en del av en fackförening, sade Wilson. Det är en varnande berättelse från historien.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.