Az észak-atlanti klímaváltozások hatása a Kárpát-medencére az utolsó eljegesedéskor

Jégkorszaki rövid időskálájú klímaingadozások az észak-atlanti térségben

Közép-grönlandi A PNAS-ben megjelent cikkjégmagfúrások (GISP2, GRIP, NGRIP) éves/évszakos felbontású oxigénizotóp- (δ¹⁸O_jég) adatai szerint drámai, ciklikus klímaváltozások zajlottak az észak-atlanti térségben az utolsó glaciális során (~120–11,5 ezer év). Az úgynevezett Dansgaard–Oeschger-ciklusok során a néhány évszázadig tartó lehűlési periódusokat rendkívül gyors, évtizedes skálájú felmelegedési szakaszok követték. E hirtelen felmelegedések mértéke Grönlandon 5–16 Celsius-fok között változott a jégfúrásadatok alapján.

Több magyarázat is született a fent leírt éghajlat-ingadozásokat kiváltó mechanizmusokról, melyek közül a legelfogadottabbak szerint az óceáni áramlatok, a poláris jégtakaró és a tengeri jég kiterjedése, valamint a szélrendszerek együttes változásai állhatnak a jelenség hátterében. Mindezen hatásokra számos környezeti folyamat érzékenyen reagál, így a szél által szállított ásványi por felhalmozódása is – melynek a grönlandi jégtakarón rekonstruált hőmérséklet-változásokkal való szinte tökéletes szinkronitása – egyértelműen kimutatható a jégfuratokból.

Ebből arra következtethetünk, hogy az észak-atlanti térség klímaingadozásai kihatottak az északi félteke szárazföldi jégkori porforrásaira is, mégpedig igen rövid időskálán. Megjegyzendő, hogy a fent leírt klímaváltozások nem pusztán az északi féltekére terjedtek ki, hanem globális hatással bírtak, ahogy azt az antarktiszi jégfúrásokban azonosított, a grönlandi klímaingadozásokkal ellenfázisban lévő lehűlési-felmelegedési ciklusok bizonyítják (1. ábra).

Jégbe zárt klímatörténet a grönlandi és antarktiszi jégfúrásokban. a) egy ÉNy grönlandi fúrás helyszíne, b) antarktiszi jégmag a WAIS Divide projektből (Nyugat-Antarktiszi Jégtakaró, jégválasztó), c) jégmag szelet légbuborékokkal Forrás: Norvég Sarkkutató Intézet

Mi történhetett az északi félteke, ezen belül Európa és a Kárpát-medence szárazföldi területein?

Az elmúlt években egyre több bizonyíték látott napvilágot annak kapcsán, hogy az észak-atlanti térség klímaingadozásai Európa éghajlatára és őskörnyezetére is jelentős hatással voltak, sőt egészen a délkelet-ázsiai monszunterületekig terjedtek. A fő bizonyítékokat elsősorban olyan barlangi cseppkövek stabil szén- és oxigénizotóp-összetételének (δ¹³C és δ¹⁸O) adatai szolgáltatták, amelyek kormeghatározása nagy pontossággal valósítható meg urán-tórium izotópos mérések segítségével.

Tavi üledéksorok vizsgálatai szerint jelentősebb növényzeti átalakulások is történtek (pl. Európában és a Kárpát-medencében), de ezen események észak-atlanti kontextusban történő megértését datálási problémák nehezítették. Hasonlóképpen a szél szállította üledékekben (pl. lösz, amely a kiülepedő ásványi porból alakul ki; 2. ábra) rögzült klímaesemények időbeliségének megismerése elsősorban kormeghatározási problémák miatt a közelmúltig még szintén váratott magára.

A legutóbbi jégkorszak porfelhalmozódása (dunaszekcsői lösz rétegsor) a Duna mentén

Tisztázatlan volt továbbá, hogy milyen mechanizmusok révén és milyen időskálán hatottak az észak-atlanti térségben kialakult klímaváltozások a kontinensek (így Európa) éghajlatára/őskörnyezetére.

Az elmúlt évek kutatásai mostanra tették lehetővé a löszüledékekben található elszenesedett növényi maradványok és bizonyos csigafajok héjainak (3. ábra) nagy pontosságú, gyorsítós tömegspektrometriával történő radiokarbonos kormeghatározását (¹⁴C, radiokarbon: a szén 14-es tömegszámú, nem stabil izotópja).

Az üledékből előkerült, szén/oxigén-izotópos vizsgálatokba vont faszenek (balra) és csigahéjak (jobbra).

A legújabb, még pontosabb kalibrációs görbék segítségével, melyek lehetővé teszik a konvencionális ¹⁴C-korok naptári korokra való átszámítását, valamint Monte Carlo szimuláció segítségével meghatározható az üledékes rétegsor kor-mélység modellje. Az ebből számított üledékfelhalmozódási ráta és porfluxus, az üledékbe temetett csigahéjak stabilizotóp-összetétele, valamint az üledék és a benne lévő kvarckristályok méreteloszlása mind információt adnak az egykori környezet változásairól.

Az Újvári Gábor (tudományos főmunkatárs, MTA CSFK Földtani és Geokémiai Intézet) által vezetett hároméves, NKFIH-finanszírozású posztdoktori OTKA-projektben egy dél-magyarországi löszrétegsort vetettek igen részletes vizsgálat alá, melynek során a fent említett paraméterek mérésére kizárólag magyarországi egyetemeken és kutatóhelyeken került sor (1. táblázat).

Az eredmények azt mutatják, hogy a grönlandi jégfúrásokban azonosított stadiális (Greenland Stadial: GS) és interstadiális (GI) periódusokkal párhuzamosan a Kárpát-medencében a por felhalmozódása időben szinte teljesen megegyezően jelentősen növekedett (GS), illetve csökkent (GI) (4. ábra).

A dél-magyarországi (a) és közép-grönlandi (c) porfelhalmozódás illetve a nyugat-alpi (b) csapadékforrások változása az utolsó glaciális maximum idején és azt megelőzően. Az időskála ezer évben értendő, 2000-re vonatkoztatva. D=dél, ÉNy= észak-nyugat. Dsz BMAR = rekonstruált porfluxus a dunaszekcsői rétegsorból, 7H δ18O = a Sieben Haengste barlang cseppköveinek oxigén-izotóp összetétele, NGRIP Ca2+ = mért kalcium-ion koncentráció (ppb=milliárdod rész), mint a szárazföldi por mennyiségének jelzője a North Greenland Ice Core projekt jégmagban.

A fő kérdés, hogy vajon milyen mechanizmus révén jelenhetett meg ilyen rövid időn belül az észak-atlanti klímakilengések hatása a Kárpát-medencében, és milyen őskörnyezeti válaszok alakulhattak ki.

A szerzők felvetése szerint a jégkorszakok idején is működő Észak-atlanti Oszcilláció (NAO) dominánsan negatív/pozitív periódusai állhatnak a megfigyeltek mögött. (A modern NAO az izlandi ciklontevékenység és az azori anticiklon rendszerközpontjai közötti nyomáskülönbség ingadozását fejezi ki, amely egyben az észak-atlanti térség északi szélességekre vonatkoztatott nyugati széljárásváltozásának a mértéke is, mely főként télen az európai kontinens klímájának egyik fő meghatározója.)

A NAO-periódusok során (délebbi jet-stream pozíció) a telek során gyakoriak a közép-európai hidegbetörések északkelet felől, míg a tavasz hideg, a nyár pedig nedves és hűvösebb. E periódusok kedvezhettek a tél végi / tavaszi magasabb porkibocsátásnak és -felhalmozódásnak a Kárpát-medencében (GS fázisok). NAO+ periódusokban (északabbi jet pozíció) a nyarak szárazabbak, a telek enyhék és csapadékosabbak, amelyek nem kedveznek a porkibocsátásnak (GI fázis).

A fenti modell feltevései nagyon jól egyeznek az alpi régió csapadék-forrásterületeinek változásaival (Sieben Hengste-cseppkövek δ¹⁸O-adatai; 4. ábra), illetve a vizsgált üledékben talált csigák héján végzett stabilizotópos eredményekkel. Ez utóbbiak szerint az alacsony porfelhalmozódással jellemezhető periódusokban (GI fázis) a száraz nyarak a C₄-típusú szén-dioxid-fixálási utat használó növényzet (elsősorban füvek) előretörésének kedveztek (pozitív szénizotóp-eltolódás), és növekedett az evaporáció (párolgás) hatása is, ami szintén pozitív oxigénizotóp-eltolódást okozott a héjak δ¹⁸O-összetételében. Ezzel ellentétes folyamatok zajlottak a magas porfelhalmozódással jellemezhető fázisokban (GS periódus, C₃-típusú növények dominanciája).

A fentiekben vázolt eredmények tehát azt bizonyítják, hogy az észak-atlanti térség éghajlata és annak változásai egy a maitól eltérő klímaállapot (jégkorszak) során is jelentős, közvetlen hatással voltak a Kárpát-medence éghajlatára/őskörnyezetére.

A hivatkozott, nyíltan elérhető szakcikk adatai:

Újvári G, Stevens T, Molnár M, Demény A, Lambert F, Varga Gy, Jull AJT, Páll-Gergely B, Buylaert J-P, Kovács J.: Coupled European and Greenland last glacial dust activity driven by North Atlantic climate. Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1712651114