Reconstrucció climàtica dels darrers 2.700 anys a la Mediterrània occidental: sediments marins i estalagmites

Abstract

Donada l’alta sensibilitat de la regió central de la Mediterrània occidental a la variabilitat climàtica, s’han reconstruït les condicions de la mar superficials i profundes així com de les atmosfèriques pels darrers 2.700 anys. Les condicions marines han estat reconstruïdes a partir de multi-testimonis de sediment del nord de Menorca i les condicions atmosfèriques (hidroclimàtiques) en base a cinc registres d’espeleotemes de dues coves de Mallorca. La integració de la informació derivada d’aquests dos tipus d’arxius ha permès un millor enteniment de la interacció entre la mar superficial i profunda i l’atmosfera. Els principals períodes climàtics/històrics caracteritzats són: Període Talaiòtic (TP; fins el 123 BCE), Període Romà (RP; 123 BCE-470 CE(1)), Alta Edat Mitjana (EMA; 470 a 900 CE), Anomalia Climàtica Medieval (MCA; 900 a 1275 CE) i Petita Edat de Gel (LIA; 1275 a 1850 CE).

Les Temperatures de la Mar Superficial (SST) s’han obtingut a partir de la ràtio Mg/Ca analitzada al foraminífer planctònic Globigerina bulloides (Cisneros et al., 2016), re- ajustant el calibratge de les SST per a la Mediterrània Occidental. La intensitat dels corrents fondos s’ha reconstruït a partir d’anàlisis de la mida de gra (paràmetre UP10, fracció >10 µm; Cisneros et al., 2019). Aquest paràmetre UP10 ha estat revalidat amb dades oceanogràfiques mostrejades durant els anys 2012-2014 mitjançant dos ancoratges instrumentats d’aigües profundes. La variabilitat hidroclimàtica ha estat reconstruïda emprant una metodologia que integra varis indicadors (anàlisi geoquímics i texturals) a les estalagmites.

El període càlid més sostingut va tenir lloc durant el RP, el qual és seguit per una tendència de refredament interrompuda per vàries oscil·lacions a escala de centennis. Tot i que alguns períodes amb SST particularment càlides van tenir lloc durant la MCA, la LIA va estar marcadament inestable, amb alguns esdeveniments molt freds sobretot durant la segona meitat del període. Els esdeveniments més forts de formació d’aigua fonda van ocórrer durant intervals relativament càlids, com el RP, el final de la MCA i la primera part de la LIA. Per contra, les dades indiquen una reducció progressiva de la convecció durant l’EMA, resultant en esdeveniments durant la major part de la MCA.

Els registres obtinguts de les estalagmites ha permès elaborar la primera reconstrucció regional de la variabilitat hidroclimàtica pels darrers 2.700 anys. Els registres indiquen condicions generalment humides per l’inici del RP, la primera meitat de l’EMA i per tota la LIA, en contrast amb les condicions més seques enregistrades pel RP tardà (anys 200-470 CE), la segona part de l’EMA (anys 700-900 CE) i tota la MCA. Dins de la LIA, al voltant de l’any 1622 CE, la existència d’un nivell detrític, enriquit en Ti a l’estalagmita Seán ha estat interpretat com un marcador d’inundacions associat a un esdeveniment extrem de pluja.

La combinació integrada dels resultats derivats dels sediments marins i de les estalagmites suggereix condicions climàtiques no-estacionàries durant cadascun dels períodes estudiats dels últims 2.700 anys. Particularment durant el final del RP i la primera meitat de l’EMA, aquesta tesi suggereix una variabilitat climàtica més complexa i/o de més alta freqüència. L’EMA sembla haver estat caracteritzat com un període transició i, haver estat previ a una re-configuració atmosfèrica de diferents modes climàtics com el patró East Atlantic/West Russian i l’Oscil·lació de l’Atlàntic Nord.

(1) BCE: anys abans de l’era comú/CE: anys de l’era comú

Surface-deep ocean and atmospheric reconstructions for the last 2.7 kyr have been performed taking the advantage of the high sensitivity of the central-western Mediterranean region. Ocean conditions have been reconstructed from sediment multicores recovered in the North Minorca and atmospheric conditions (hydroclimate) from five speleothem records of two Mallorca caves. The integration of this information has allowed a better understanding about the interaction between the surface-deep-sea and the atmosphere. The main climate/historical periods characterized are: Talaiotic Period (until 123BCE(1)), Roman Period (RP; 123BCE-470CE), Early Middle Ages (EMA; 470-900CE), Medieval Climate Anomaly (MCA; 900-1275CE) and Little Ice Age (LIA; 1275-1850CE).

Sea-surface temperatures are derived from Mg/Ca-ratios analysed on planktonic foraminifera Globigerina bulloides (Cisneros et al., 2016) and deep-current intensity- changes from grain-size analysis (UP10-fraction; Cisneros et al., 2019). Hydroclimate variability has been reconstructed applying a multi-proxy approach (geochemical and textural analyses) on the stalagmites.

The warmest sustained period occurred during the RP, followed by a general cooling trend interrupted by several centennial-scale oscillations. Although warm intervals took place during the MCA, the LIA was markedly unstable, with some very cold events mostly during its second half. The strongest deep-water formation events occurred during relatively warm intervals, such as the RP, the end of the MCA and the first part of the LIA. By contrast, our data indicate a progressive reduction in the overturning conditions during the EMA resulting in weaker deep-water formation events during most of the MCA. General wet conditions have been obtained for the early RP, the first half of the EMA and the entire LIA while drier conditions have characterized the late RP, the late EMA and the entire MCA.

The combination of the results derived from marine sediments and stalagmites suggests non-stationary climate conditions during each period of the last 2.7 kyr. Particularly during the late RP and the first half of the EMA, more complex climate variability and/or with higher frequency seems to have occurred. The EMA seems to have been characterized like a transition period, previous to an atmospheric reconfiguration of different climate modes such as the East Atlantic/West Russian and NAO.

(1) BCE: Before Common Era years/CE: Common Era years