由海德堡大學和卡爾斯魯厄理工學院的地球科學家組成的研究小組將年輪數據與石筍資訊結合起來，獲得了一份獨特的檔案，用於研究幾個世紀以來的自然氣候變遷。研究人員分析了德國南部一個洞穴中由鈣質水形成的石筍中氧的同位素組成。結合從樹木年輪中獲得的數據，他們能夠重建幾個世紀以來的短期氣候波動，並將其與有歷史記錄的環境事件聯繫起來。

Kleine Teufelshöhle”一側地區活躍的滴水岩地層。圖片來源：KIT（作為HEiKA 項目Check Extrema 的一部分拍攝）

樹年輪與短期氣候分析

卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的地球科學家托比亞斯-克魯格（Tobias Kluge）博士解釋說，到目前為止，只有透過年輪記錄，結合多項研究的獨立測量數據，才能對數百年的短期氣候波動進行分析。樹木年輪的大小相差幾毫米，它提供了有關季節性降水動態的信息，反過來又指出了特定生長時期的氣候條件。根據克魯格博士介紹，在寒冷的年份，夏季降雨量會特別大，而在溫暖的年份，冬季則會非常潮濕。

與樹年輪相比，石筍只有在特殊情況下才用於系統測量氣候數據及其年度變化。決定性因素是滲入洞穴的雨水，其溶解的石灰形成了石筍。這些雨水來自當地寒冷和溫暖季節的降水，每種雨水都具有特殊的氧同位素組成。由此可以分析出冬季降水或夏季降水在哪些年份占主導地位。

案例研究： Kleine Teufelshöhle 石筍

海德堡和卡爾斯魯厄的研究人員研究了瑞士弗蘭肯地區”Kleine Teufelshöhle”的石筍–一種從洞穴底部向上生長的滴水岩。這根石筍的生長速度為每千年1 到4 厘米，年生長速度約為一根頭髮的寬度，其生長速度比同類石筍慢得多。

石筍的生長帶比年輪細上百倍，因此僅幾公分的生長帶就能提供千年氣候條件的數據。海德堡大學地球科學研究所使用離子探針測量了氧同位素的組成。海德堡離子探針實驗室負責人馬裡奧-特里洛夫（Mario Trieloff）博士教授解釋說：”分析需要在每年僅幾微米的生長區內進行精確測量，只有這種大型研究設備才能做到這一點。”

石筍數據揭示的歷史氣候事件

研究人員報告說，從”Kleine Teufelshöhle”石筍中獲得的氣候數據揭示了地區性和全球性的環境事件。1816 年是異常寒冷的一年，被稱為”無夏之年”，它源於1815 年4 月印度尼西亞坦博拉火山的爆發，而六年前一次至今未知的火山噴發可能加劇了這一現象。石筍測量數據顯示，這段時期夏季寒冷，冬季潮濕，加上常年洪水氾濫，導致歉收和飢荒。

石筍中儲存的資訊也提供了長期氣候波動的證據，如小冰河時期，其核心時期始於16 世紀末，一直持續到17 世紀末。據研究人員稱，這段時期洪水頻繁，在離”Teufelshöhle”不遠的紐倫堡市就有歷史記載。

研究人員利用附近的年輪檔案對洞穴中的氣候資料進行了驗證。KIT 應用地球科學研究所的Kluge 博士解釋說，這些數據表明，寒冷乾燥的冬季推遲了每年冰雪融化的時間，導致短期內發生大洪水，造成了災難性後果。

編譯來源：ScitechDaily