海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院的地球科学家组成的研究小组证明，当与树木年轮记录的数据结合起来时，石笋可以打开一个独特的档案来研究数百年来的自然气候波动。研究人员分析了德国南部一个洞穴中石灰水形成的石笋中氧的同位素组成。结合从树木年轮获得的数据，他们能够重建几个世纪以来的短期气候波动，并将其与历史记录的环境事件联系起来。
卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的地球科学家托比亚斯·克鲁格 (Tobias Kluge) 博士解释说，到目前为止，数百年的短期气候波动只能通过树木年轮记录结合多项研究的独立测量来分析。树木年轮的大小相差几毫米，提供了有关季节性降水动态的信息，进而表明特定生长时期的气候条件。克鲁格博士表示，特别是在寒冷的年份，夏季预计会出现强降雨，而在温暖的年份，预计冬季会非常潮湿。
与树木年轮不同，石笋仅在特殊情况下被用来系统地测量气候数据及其年度变化。决定性因素是雨水渗入洞穴，溶解的石灰形成石笋。这些水来自寒冷和温暖季节的当地降水，每种水都具有特殊的氧同位素组成。由此，可以得出分析表明冬季或夏季降水是否占主导地位以及在哪些年份占主导地位。
海德堡和卡尔斯鲁厄的研究人员研究了产自法兰克瑞士“Kleine Teufelshöhle”的石笋——一种从洞穴底部向上生长的滴水石。这种石笋的生长速度为每千年一到四厘米，或者说每年的生长速度约为一根头发的宽度，这种石笋的生长速度比同类石笋要慢得多。石笋的生长区域比树木年轮薄一百倍，因此仅几厘米就可以提供一千年来气候条件的数据。使用海德堡大学地球科学研究所的离子探针测量了氧同位素的组成。海德堡离子探针实验室负责人 Mario Trieloff 教授解释说：“分析需要在仅几微米的年度生长区域内进行精确测量，而这只有使用这种类型的大型研究设备才能实现。”
研究人员报告说，从“Kleine Teufelshöhle”石笋获取的气候数据揭示了区域以及全球环境事件。1816 年异常寒冷的一年被载入史册，被称为“无夏之年”，其起因是 1815 年 4 月印度尼西亚坦博拉火山的喷发，六年前一场迄今未知的火山喷发可能加剧了这一情况。石笋测量数据显示，这段时期夏季寒冷，冬季非常潮湿，再加上常年洪水泛滥，导致收成不佳和饥荒。
石笋中储存的信息还提供了长期气候波动的证据，例如小冰河时代，其核心时期开始于16世纪末，一直持续到17世纪末。据研究人员称，这一时期的特点是频繁发生洪水，历史上距“Teufelshöhle”不远的纽伦堡市就有记载。洞穴的气候数据是使用附近的树木年轮档案进行验证的。卡尔斯鲁厄理工学院应用地球科学研究所的克鲁格博士解释说，数据表明，寒冷干燥的冬季推迟了每年的冰雪融化，导致短期大洪水，造成灾难性后果。
研究结果发表在《地球与行星科学快报》杂志上。来自柏林、霍恩海姆和曼海姆的研究人员与海德堡和卡尔斯鲁厄的科学家一起参与了调查。
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