Nach einer Ära, die als mittelalterliche Warmzeit bekannt ist, fielen die Temperaturen in Europa im frühen 15. Jahrhundert in der sogenannten kleinen Eiszeit stark ab.
Diese bemerkenswerte Kälteperiode brachte eine zunehmende Vereisung in den Bergen, die Ausdehnung einiger Meereisgebiete, Ernteausfälle, Hungersnöte und Krankheiten in ganz Europa mit sich.
Unzuverlässigen Sommern folgten strenge Winter, in denen Flüsse und Kanäle regelmäßig zufroren. In Großbritannien fand 1608 die erste „Frostmesse“ an der Themse statt, die bis zur letzten im Jahr 1814 fast jährlich stattfand.
Es wurde nicht angenommen, dass die kleine Eiszeit auf eine globale Eiszeit zurückzuführen war, aber ihre genaue Ursache blieb ungewiss.
Es gibt zahlreiche Erklärungen, darunter erhöhte vulkanische Aktivität, verringerte Sonnenaktivität, die Auswirkungen des schwarzen Todes, der die menschliche Bevölkerung reduziert, und die Auswirkungen europäischer Krankheiten auf die südamerikanische Bevölkerung, die wiederum die Entwaldungs- und Wiederaufforstungsraten beeinflussten.
Aber Wissenschaftler der University of Massachusetts glauben jetzt, dass sie einen neuen Schlüsselfaktor dafür gefunden haben, warum die Temperaturen auf den kältesten Stand seit 10.000 Jahren gefallen sind.
„Überraschenderweise scheint die Abkühlung durch eine ungewöhnlich warme Episode ausgelöst worden zu sein“, sagten die Forscher.
Die Entdeckung kam, nachdem der Hauptautor Francois Lapointe, Postdoktorand und Dozent für Geowissenschaften an der University of Massachusetts, und Raymond Bradley, angesehener Professor für Geowissenschaften, ebenfalls an der University of Massachusetts, auf neue Daten stießen, die auf eine schnelle Änderung der Meerestemperatur hindeuten.
Ihre frühere Arbeit, die eine 3.000-jährige Rekonstruktion der Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantik erstellte, enthüllte einen plötzlichen Wechsel von sehr warmen Bedingungen im späten 13. Jahrhundert zu beispiellosen kalten Bedingungen im frühen 14. Jahrhundert, nur 20 Jahre später.
Unter Verwendung verschiedener Quellen, um detaillierte Meeresaufzeichnungen zu erhalten, entdeckten Dr. Lapointe und Professor Bradley, dass es Ende des 14. Jahrhunderts einen ungewöhnlich starken Transfer von warmem Wasser nach Norden gegeben hatte, der um 1380 seinen Höhepunkt erreichte.
Infolgedessen wurden die Gewässer südlich von Grönland und in den Nordmeeren viel wärmer als gewöhnlich.
„Niemand hat dies zuvor erkannt“, sagte Dr. Lapointe.
Die Forscher sagten, dass normalerweise immer ein Transfer von warmem Wasser aus den Tropen in die Arktis stattfindet.
Es ist ein bekannter Prozess namens Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), der wie ein planetarisches Förderband ist.
Wenn es normal funktioniert, fließt warmes Wasser aus den Tropen entlang der Küste Nordeuropas nach Norden, und wenn es höhere Breiten erreicht und auf kälteres arktisches Wasser trifft, verliert es Wärme und wird dichter, wodurch das Wasser auf den Grund des Ozeans sinkt .
Diese Tiefwasserformation fließt dann entlang der Küste Nordamerikas nach Süden und zirkuliert weiter um die Welt.
Aber in den späten 1300er Jahren verstärkte sich die AMOC erheblich, was bedeutete, dass weit mehr warmes Wasser als gewöhnlich nach Norden strömte, was wiederum zu einem schnellen arktischen Eisverlust führte.
Im Laufe einiger Jahrzehnte in den späten 1300er und 1400er Jahren wurden riesige Mengen Eis in den Nordatlantik gespült. Dieses zusätzliche Eis kühlte nicht nur die Gewässer des Nordatlantiks, sondern verdünnte auch ihren Salzgehalt, was letztendlich zum Zusammenbruch von AMOC führte. Es ist dieser Zusammenbruch des Förderbandes, der eine erhebliche Abkühlung auslöste, sagten die Forscher.
Darüber hinaus könnte nun ein ähnlicher Prozess im Gange sein.
Zwischen den 1960er und 1980er Jahren haben wir auch eine rasche Verstärkung von AMOC gesehen, die mit einem anhaltend hohen Druck in der Atmosphäre über Grönland in Verbindung gebracht wurde.
Dr. Lapointe und Professor Bradley glauben, dass die gleiche atmosphärische Situation kurz vor der kleinen Eiszeit auftrat – aber was könnte dieses anhaltende Hochdruckereignis in den 1380er Jahren ausgelöst haben? Die Antwort, schlug Dr. Lapointe vor, kann in Bäumen gefunden werden.
Die Forscher verglichen ihre Ergebnisse mit einer neuen Aufzeichnung der Sonnenaktivität, die durch in Baumringen aufbewahrte Radiokohlenstoffisotope aufgedeckt wurde, und entdeckten, dass Ende des 13. Jahrhunderts eine ungewöhnlich hohe Sonnenaktivität aufgezeichnet wurde.
Sie sagten, dass eine solche Sonnenaktivität dazu neigt, zu einem hohen atmosphärischen Druck über Grönland zu führen.
Gleichzeitig gab es auf der Erde weniger Vulkanausbrüche, was bedeutet, dass weniger Asche in der Luft war. Eine „sauberere“ Atmosphäre bedeutete, dass der Planet besser auf Änderungen der Sonnenenergie reagierte.
„Daher war die Wirkung der hohen Sonnenaktivität auf die atmosphärische Zirkulation im Nordatlantik besonders stark“, sagte Dr. Lapointe.
Auf die Frage, ob jetzt eine zweite kleine Eiszeit entstehen könnte, sagten Dr. Lapointe und Professor Bradley, dass es aufgrund der Klimakrise jetzt viel weniger arktisches Meereis gibt, als ein Ereignis wie das im frühen 14. Jahrhundert, das den Transport von Meereis beinhaltet unwahrscheinlich.
„Allerdings müssen wir die Ansammlung von Süßwasser in der Beaufortsee (nördlich von Alaska) im Auge behalten, die in den letzten zwei Jahrzehnten um 40 Prozent zugenommen hat“, sagte Dr. Lapointe.
„Sein Export in den subpolaren Nordatlantik könnte einen starken Einfluss auf die ozeanische Zirkulation haben. Auch anhaltende Hochdruckperioden über Grönland im Sommer sind in den letzten zehn Jahren viel häufiger aufgetreten und mit rekordverdächtigen Eisschmelzen verbunden.
„Klimamodelle erfassen diese Ereignisse nicht zuverlässig, und daher unterschätzen wir möglicherweise den zukünftigen Eisverlust der Eisdecke, da mehr Süßwasser in den Nordatlantik eindringt und möglicherweise zu einer Schwächung oder einem Zusammenbruch der AMOC führt.“
Die Autoren sagten, es bestehe nun „ein dringender Bedarf“ an weiterer Forschung, um diese Unsicherheiten anzugehen.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.