如果您曾經參觀過洞穴並拍照，您可能會注意到照片中的顏色比您在洞穴中時顯得更加鮮豔。 這是因為石筍和鐘乳石中的有機物會發出螢光。
相機閃光燈發出的光足以使這些結構發出螢光，這就是您在照片中看到的。
在過去的 24 年裡，我們中的一個人（安迪）一直在蘇格蘭西北部偏遠的一個洞穴中調查這種石筍。
在最近的研究發表在《科學報告》上的文章表明，這些石筍保留了過去氣候的歷史。 他們表明，潮濕和乾燥時期與人類遷徙（例如維京時代）之間存在相關性。
我們是這樣做的。
3000 年歷史
石筍等洞穴沉積物的方解石中捕獲的螢光有機物來自洞穴上方的土壤。 雨水從地表向下穿過土壤，然後穿過石灰岩進入洞穴，輸送這些有機物質。
根據地表氣候的不同，螢光有機物的運輸具有很強的季節性，在某些情況下會產生年度螢光分層，並保存在石筍中。
蘇格蘭西北部的韃靼人烏姆赫 (Uamh an Tartair)。 最左邊最被遮蔽的洞穴入口包含瀑布，是幾個入口之一。 研究石筍的洞穴部分位於圖片中心可見入口的上方和左側。
回顧這項研究中發表的其中一個石筍的歲月。 每個破折號都描繪了石筍季節性生長的結束。
安迪在蘇格蘭研究的洞穴被稱為 Uamh an Tartair（蓋爾語，意為“咆哮的洞穴”，因為瀑布的噪音）具有保存石筍中年度螢光層的所有理想特徵。 它有來自上覆沼澤的充足有機物供應。
該洞穴相對靠近地表，這意味著雨水並未與石灰岩中的舊水完全混合。
最後，氣候季節性很強，冬季寒冷，夏季生長季節短且相對溫暖。
多年來，研究小組成員對多個石筍的年度螢光層進行了計數。 計算這些層數提供了一種建構過去氣候條件時間線的方法，與樹木年代學領域使用樹木年輪的方式非常相似。
與樹木年輪一樣，我們也可以測量每個帶（螢光層）之間的距離，即是當年石筍的生長量。 可以編制生長帶的連續序列，並可以使用輻射測量方法（天然存在的鈾衰變為釷）來確定它們的年齡。
一旦您擁有了多個具有時間軸或年表以及年層厚度或生長速率的石筍，就可以開發技術來產生石筍生長速率的時間線。
我們使用來自 Uamh an Tartair 的五塊時間線重疊的石筍實現了這一目標，創造了過去 3000 年石筍年生長率的記錄。
北方氣候
為什麼我們要費盡心思去計算幾千年來石筍的年生長速度？
我們這樣做是因為我們知道蘇格蘭西北部的降雨量與一種稱為北大西洋濤動（NAO）的區域氣候現象密切相關。
NAO 定義為冰島和亞速爾群島之間的氣壓差。 它與降雨的關係主要是冬季現象。 當冬季 NAO 呈正值時，歐洲西北部地區較為濕潤，而歐洲西南部地區則較為乾燥。 當冬季 NAO 為負值時，就會發生相反的情況。
正負 NAO 狀態的比較。開放原始碼軟體
大量研究已經顯示NAO與野生動物之間存在關係，例如鳥類的產卵和遷徙時間、魚類的補充水平以及鹿和羊等哺乳動物的生存和繁殖模式。
NAO 也影響著現代生活，正如英國近年來的經歷，NAO 負值導致了寒冷多雪的冬天。
遷移連結
在 Uamh an Tartair，我們已經證明石筍的年增長率與 NAO 有很強的相關性。
當 NAO 為正值時，蘇格蘭西北部（包括洞穴所在地）會更加潮濕。 這意味著沼澤在一年中保持飽和水的時間更長，土壤微生物呼吸溶解石灰石和形成石筍所需的二氧化碳的時間更少。
在這種情況下，成長速度相對緩慢。 當NAO為負值時則相反，年增長率相對較快。 這種相關性使我們能夠產生過去 3000 年冬季 NAO 的代理記錄。
我們 3000 年的記錄表明，NAO 仍然「陷入」積極或消極的模式，並且這種情況可能會持續幾個世紀。
例如，NAO 主要處於正模式的時期發生在西元 900 年至 1400 年左右，這個時期稱為中世紀氣候異常（馬華）。 在此之前，NAO 持續呈正值的另一個時期發生在西元 290 年至 550 年。
這些時期與歐洲中世紀和歐洲移民時期一致，因此為歐洲歷史的這一階段提供了氣候背景。 NAO 為正值意味著西北歐更加濕潤，寒冷和下雪的冬季較少，但西南部的冬季相對乾燥。
NAO 3000 年的記錄與西歐歷史時期的比較。
西元 600-900 年發生了一段石筍持續快速生長的時期，顯示 NAO 為負值。 在此期間，歐洲西北部更有可能出現寒冷、乾燥的冬季，西風也較弱，而這段時期恰逢維京時代。
歷史研究的一個問題是，這些持續存在的NAO國家是否足夠重要，足以對當時歐洲的人類文化和文明產生影響。
變暖怎麼樣？
最後，可以看出，近幾十年來我們對 NAO 變化的記錄並未受到全球暖化的影響。 這是可以預料的，因為 NAO 是由西風環流和急流驅動的，這兩者都是影響地球氣候的主要大氣過程。
最近使用氣候模型進行的研究表明，即使是全球暖化帶來的最災難性的影響，例如格陵蘭冰蓋的大幅融化，也不會對國家天文組織產生重大影響。
NAO 的自然變化以及相關的氣候和生態影響是我們在整個人為全球暖化期間將繼續經歷的現象。
