Nach der sogenannten mittelalterlichen Warmzeit fielen die Temperaturen in Europa zu Beginn des 15. Jahrhunderts in der sogenannten Kleinen Eiszeit stark ab.
Diese bemerkenswerte Kälteperiode brachte eine zunehmende Vereisung in den Bergen, die Ausdehnung einiger Meereisflächen, Missernten, Hungersnöte und Krankheiten in ganz Europa mit sich.
Auf unzuverlässige Sommer folgten harte Winter, in denen Flüsse und Kanäle routinemäßig zufroren. In Großbritannien wurde 1608 die erste „Frostmesse“ an der Themse abgehalten, die bis zur letzten im Jahr 1814 fast jährlich stattfand.
Es wurde nicht angenommen, dass die kleine Eiszeit auf eine globale Eiszeit zurückzuführen ist, aber ihre genaue Ursache ist ungewiss.
Es gibt zahlreiche Erklärungen, darunter eine erhöhte vulkanische Aktivität, eine verringerte Sonnenaktivität, die Auswirkungen des schwarzen Todes, die die menschliche Bevölkerung verringerten, und die Auswirkungen europäischer Krankheiten auf die südamerikanische Bevölkerung, die sich wiederum auf die Abholzungs- und Wiederaufforstungsraten auswirkten.
Wissenschaftler der University of Massachusetts glauben nun, einen neuen Schlüsselfaktor dafür gefunden zu haben, warum die Temperaturen auf den kältesten Stand seit 10.000 Jahren gesunken sind.
„Überraschenderweise scheint die Abkühlung durch eine ungewöhnlich warme Episode ausgelöst worden zu sein“, sagten die Forscher.
Die Entdeckung erfolgte, nachdem 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 gestoßen waren, die auf eine schnelle Änderung der Meerestemperaturen hindeuten.
Ihre frühere Arbeit, die eine 3000-jährige Rekonstruktion der Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantik erstellte, zeigte einen plötzlichen Wechsel von sehr warmen Bedingungen Ende des 13. Jahrhunderts zu beispiellosen kalten Bedingungen Anfang des 14. Jahrhunderts, nur 20 Jahre später.
Unter Verwendung verschiedener Quellen, um detaillierte Meeresaufzeichnungen zu erhalten, entdeckten Dr. Lapointe und Professor Bradley, dass es Ende des 13. Jahrhunderts einen ungewöhnlich starken nördlichen Transfer von warmem Wasser gegeben hatte, der um 1380 seinen Höhepunkt erreichte.
Infolgedessen wurden die Gewässer südlich von Grönland und der Nordsee viel wärmer als gewöhnlich.
„Niemand hat das 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 allgemein anerkannter Prozess namens Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), der wie ein planetarisches Förderband funktioniert.
Wenn es normal funktioniert, fließt warmes Wasser aus den Tropen nach Norden entlang der Küste Nordeuropas, 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 üblich nach Norden strömte, was wiederum zu einem schnellen Verlust des arktischen Eises führte.
Im Laufe weniger Jahrzehnte, Ende des 13. und 14. Jahrhunderts, wurden riesige Mengen Eis in den Nordatlantik gespült. Dieses zusätzliche Eis kühlte nicht nur die Gewässer des Nordatlantiks, sondern verdünnte auch ihre Salzigkeit, was schließlich zum Zusammenbruch von AMOC führte. Es sei dieser Zusammenbruch des Förderbandes, der eine starke Abkühlung ausgelöst habe, sagten die Forscher.
Darüber hinaus könnte jetzt ein ähnlicher Prozess im Gange sein.
Zwischen den 1960er und 1980er Jahren haben wir auch eine schnelle Zunahme von AMOC beobachtet, die mit einem anhaltend hohen Druck in der Atmosphäre über Grönland verbunden ist.
Dr. Lapointe und Professor Bradley glauben, dass sich die gleiche atmosphärische Situation kurz vor der kleinen Eiszeit ereignete – 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 einem neuen Rekord der Sonnenaktivität, der von in Baumringen konservierten Radiokohlenstoff-Isotopen aufgedeckt wurde, und entdeckten, dass Ende des 13. Jahrhunderts ungewöhnlich hohe Sonnenaktivität verzeichnet wurde.
Sie sagten, dass eine solche Sonnenaktivität zu einem hohen atmosphärischen Druck über Grönland führt.
Gleichzeitig gab es auf der Erde weniger Vulkanausbrüche, wodurch weniger Asche in der Luft lag. Eine „sauberere“ Atmosphäre bedeutete, dass der Planet besser auf Veränderungen der Sonnenleistung reagierte.
„Daher war der Einfluss hoher Sonnenaktivität auf die atmosphärische Zirkulation im Nordatlantik besonders stark“, sagte Dr. Lapointe.
Auf die Frage, ob es jetzt eine zweite kleine Eiszeit geben könnte, sagten Dr. Lapointe und Professor Bradley, dass es aufgrund der Klimakrise jetzt viel weniger arktisches Meereis gibt unwahrscheinlich.
„Wir müssen jedoch 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 waren in den letzten zehn Jahren viel häufiger und sind mit einer rekordverdächtigen Eisschmelze verbunden.
„Klimamodelle erfassen diese Ereignisse nicht zuverlässig und daher unterschätzen wir möglicherweise den zukünftigen Eisverlust durch den Eisschild, da mehr Süßwasser in den Nordatlantik eintritt, was möglicherweise zu einer Schwächung oder einem Zusammenbruch der AMOC führt.“
Die Autoren sagten, es bestehe nun „dringender Bedarf“ an weiteren Forschungen, um diese Unsicherheiten anzugehen.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.