Egy most megjelent tanulmányban (https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.10.061) Demény Attila akadémikus és munkatársai 17 olyan, Európa különböző területeiről származó, cseppkőből mért geokémiai adatsort (rekordot) hasonlítottak össze, amelyekről a korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a képződésükkor fennálló hidrológiai viszonyokat tükrözik. A munka az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Földtani és Geokémiai Intézetének (FGI), valamint az Eötvös Loránd Tudományegyetem kutatóinak együttműködésével folytatott projekten belül zajlott, a Magyar Tudományos Akadémia Kiválósági Együttműködési Programjának finanszírozásában. Emellett az adatok értelmezésében társszerzőként részt vett Prof. Dr. Silvia Frisia is, aki az ausztrál Newcastle University kutatójaként az MTA meghívására érkezett az FGI-be, vendégkutatói minőségben.

A paleohidrológiai körülmények a csapadék mennyiségétől az évszakos eloszláson át a csapadék forrásrégiójának változásáig terjedtek, de mindegyik rekordban közös volt, hogy azok a hidrológiai állapotokat tükrözik. A rekordok a cseppkő karbonátjában levő stabilis szén- és oxigénizotópok arányai (13C/12C és 18O/16O) mellett a laminák (a karbonát kirakódása során létrejövő rétegecskék) vastagságának és a csapadékjelző elemek (Mg, Sr) koncentrációjának adatait tartalmazták.

1. ábra. A vizsgált cseppkőrekordok eloszlása és a Béke-barlang Nagy-tufa képződménye.

2. ábra. A Béke-barlang Nagy-tufa képződményéből kinyert BNT-2 fúrómag stabilszénizotóp-összetétele.

Az európai és a mediterrán térségből származó cseppkőadatokat a Béke-barlang Nagy-tufa képződményéből vett fúrómag adataival összehasonlítva szisztematikus térbeli mintázat rajzolódik ki, ami nagyon hasonlít az európai pollenadatbázisból kirajzolódó, valamint a klímamodellekből kapott csapadékeloszlási képhez is. Ezen eredmények többszörös bizonyítékul szolgálnak arra, hogy a precízen korolt és legalább évtizedes időfelbontásnak megfelelő részletességgel elemzett cseppkőrekordok együtt jelzik a csapadék tér- és időbeli eloszlásának változását az évszázados időskálán.

3. ábra. A BNT-2 fúrómag és a vizsgált cseppkőrekordok közötti korrelációk térbeli alakulása. Vörös árnyalatok: pozitív korreláció. Kék árnyalatok: negatív korreláció. A körök mérete a korrelációs együtthatóval arányos. A sárga jelölő, amelyre a nyíl mutat, a Béke-barlang helyét jelzi.

A cseppkőrekordok változását meghatározó tényezők kimutatására a kutatók az adatsorokat többváltozós statisztikai elemzésnek vetették alá. Főkomponens-analízissel (PCA) olyan főkomponens-idősorokat (PC) határoztak meg, amelyek az összes vizsgált rekord közös változásait leírják. Ezek közül a rekordok közös varianciáját leginkább magyarázó két PC-idősort az Atlanti-óceán tengerfelszín-hőmérsékleti (SST) adatbázisaival – mint potenciális független magyarázó tényezővel – korreláltatták, amelynek eredményeként szisztematikus kép tárult a szemük elé. Míg a cseppkövek közös varianciáját leginkább magyarázó PC-idősor a meleg áramlások területéről származó SST-adatsorokkal pozitív, addig a hideg, északról dél felé tartó áramlások területéről publikált SST-adatsorokkal negatív korrelációt mutatott. A különböző jelentőségű komponensek (PC1 és PC2) időben változó mértékű korrelációt jeleztek, ami arra utal, hogy az észak-atlanti óceáni áramlások hatása az utóbbi kb. 4200 évben jelentősen megváltozott. A kutatási eredmények azt jelzik, hogy nemcsak a katasztrofális mértékű óceáni változások (például az a 8200 évvel ezelőtt lejátszódó olvadékvíz-beáramlás, amely erősen csökkentette a délről érkező meleg áramlás erejét), hanem a több ezer éves távlatban folyamatosan lejátszódó ingadozások is jelentősen befolyásolták az európai és mediterrán térség hidroklimatikus viszonyait. A kimutatott összefüggések segíthetnek megérteni a jelenben folyó klimatikus változásokat és a társadalmat jelentősen befolyásoló csapadékeloszlási körülmények hátterét is.

4. ábra. Az észak-atlanti óceáni régió áramlásai, valamint a cseppkőrekordokból képzett PC1 adatok és a tengerfelszín hőmérsékleti adatsorai közötti korrelációs kapcsolat térbeli alakulása

A publikáció forrása: https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.10.061