Volcanic Eruptions and their Impacts on Climate, Environment, and Viking Society in 500-1250 CE

VIKINGS er et tverrfaglig prosjekt som tar sikte på å forstå rollen vulkanutbrudd og klimaendringer spilte i utformingen av den tidlige historien til Skandinavia. Perioden mellom år 500 og 1250 er preget av samfunnsomveltninger, befolkningsekspansjon, nye kongedømmer - og store vulkanutbrudd påvist ved hjelp av geokjemiske markører i iskjerner og andre sedimentære arkiver. Klimavariasjonene i Europa, og spesielt i Skandinavia, i denne perioden, er imidlertid dårlig forstått selv innenfor en århundrelang tidsskala. Dessuten har tilgjengelige dateringer av arkeologiske funn fra tidsperioden sjelden blitt tolket innenfor rammer av klimatiske og miljømessige endringer. VIKINGS-prosjektet vil forstå detaljene i den klimatiske utviklingen i denne betydningsfulle tidsperioden og undersøke de mulige samfunnsmessige konsekvensene av kraftige vulkanutbrudd. Her er noen av våre resulter: 1) Vi har gjennomført en multi-proxy undersøkelse av sedimenter fra Ljøgodttjern, inkludert geokjemiske, palynologiske, og DNA analyser. Slik har vi rekonstruert endringer i temperatur og landbrukspraksis i Sørøst-Norge i perioden 200 til 1300 etter vår tidsregning (evt.). Periodene 200-300 og 800-1300 var varmere enn 300-800, som er kjent som "Dark Ages Cold Period". Denne kalde perioden ble preget av mer tempererte intervaller, som ble dominert av dyrking av korn og hamp (før 280, 420-480, 580-700, og etter 800 evt.). Innimellom var det kjøligere perioder, der husdyrhold var mer utbredt. Våre resultater viser at menneskene endret sin landbruksstrategi som svar på klimavariasjoner (ter Schure et al 2021; Bajard et al 2022). I tillegg har vi analysert sedimentene i Sagtjernet, Elverum, med høy årlig oppløsning som strekker seg over hele Holocen. En rekke analytiske teknikker, som kjerneskanning XRF, varv-telling, pollenstudier og kryptotephra-identifikasjon er blitt utført for å analysere miljømessige, klimatiske og samfunnsmessige endringer. I januar til mars 2022 var Eirik Ballo gjestestipendiat (NFR-stipend) ved Lamont University USA og analyserte isotoper for å forstå hydrologiske og klimatiske variasjoner. En artikkel om Sagtjernets aldersmodell er for tiden under vurdering (Ballo et al. under vurdering 2022). 2) Vi har utført aerosolkjemi-klimamodellsimuleringer for viktige vulkanutbrudd i perioden 500-1250 evt. Vi simulerer 17 Tg SO2-utslipp med og uten utslipp av vulkanske halogener for ulike breddegrader, årstider og injeksjonshøyder. Vi fokuserer på islandske utbrudd for Katla-systemet ved 64 N og sammenligner dem med tropiske utbrudd fra den mellomamerikanske vulkanbuen ved 15 N ved å bruke de samme utbruddsparametrene for begge. Modellanalysene er klare og to publikasjoner vil om kort tid bli sendt til vurdering. 3) I løpet av de siste 8000 årene har det forekommet ekstremt kalde perioder, som ifølge våre klimamodellsimuleringer kun kan forklares med en rekke store eksplosive vulkanutbrudd. Vulkaninduserte kuldeperioder fra flere hundre år forekom hver eller annen gang per årtusen gjennom hele denne holocene-perioden. Den fjerde kaldeste av disse langvarige kuldeperiodene fant sted på midten av 600-tallet. Våre klimamodellsimuleringer kombinert med en regional modell for vekstdøgn av ulike kornsorter, samt lokale pollenregistreringer, avslører at denne nedkjølingen hadde en alvorlig innvirkning på samfunn i Sør-Norge (van Dijk et al 2022). Våre analyser indiker at dalstrøkene i innlandet, samt vestkysten i Norge, ble sterkt påvirket, mens i Oslofjordområdet ble landbruket og samfunnet i mindre grad påvirket (van Dijk et al 2022 i pressen). Ph.d.-avhandlingen til Evelien van Dijk er levert til UiO (van Dijk 2022) og disputasen vil bli holdt 16. desember 2022. 4) Det er tidligere antydet at halvparten av befolkningen i Skandinavia omkom etter vulkanutbruddene rundt midten av det sjette århundre evt. For å utforske befolkningsdynamikken i de skandinaviske jernaldersamfunnene har vi satt sammen en database over førkristne begravelser (ca. 11 000 daterte gravfunn) innenfor de moderne grensene til Norge. Analyser av sedimenter fra Ljøgodttjern har, som nevnt, gitt ny informasjon om klimaet i jernalderen og endringer i jordbruksstrategier over tid. Ved den sørlige bredden av Ljøgodttjern finner vi den største gravhaugen i Nord-Europa. Vi har foretatt en ny wiggle match-analyse av tømmerstokker fra haugen, og funnene tyder på at den ble bygget sommeren 552 evt., det vil si kort tid etter vulkanutbruddene i 536 og 540. Dataene og analysene blir nå kvalitetssjekket og vil om kort tid bli sendt til publisering. I januar 2022 disputerte Ingar Mørkestøl Gundersen for hans PhD-avhandling om samfunnspåvirkningen av skandinaviske jernaldersamfunn etter vulkanutbruddene i 536/540 evt. og hvorvidt myten om Fimbulvinteren kan ha sitt opphav i denne krisen.

This novel multi-disciplinary project aims to understand the role of volcanic eruptions and climate change in shaping the early history of Europe. The period 500-1250 CE is characterized by natural disasters, societal unrest, Viking expansion, emerging kingship - and large volcanic eruptions evidenced by geochemical markers in natural archives. At present, we know little about the climate variations in Europe and especially in Scandinavia during this period. The VIKINGS project seeks to reveal the climate of the early historic period, and resolve how volcanic eruptions and their environmental impacts facilitated societal changes during the Viking era. "The sun became dark and its darkness lasted for one and a half years" (Michael the Syrian), "Each day it shone for about four hours and still this light was only a feeble shadow" (John of Ephesus) (Stothers and Rampino 1983). These reports of a mysterious cloud which dimmed the light of the sun for at least a year were written at the dawn of the Middle Ages which marked the beginning of an unusual cold period in the mid of the 6th century lasting several years to decades due to the 536/540 CE volcanic eruptions (Toohey et al 2016a). New evidence from multiple tree ring records from the Altai Mountains in Russia led Büntgen et al (2016) to term it "The Late Antiquity Little Ice Age", lasting from about 536 to 660 CE. However, the spatial extent and duration of such a prolonged cold period is vigorously debated (Helama et al 2017a/b). Did the cold period really last more than a century? Were volcanic eruptions the major drivers for climate as proposed for the Little Ice Age (c. 1450-1850 CE)? What role did volcanic eruptions and climate change play in shaping Scandinavian society and the emergence and decline of the Vikings (c. 800-1050 CE)? We seek to address these questions and others within the VIKINGS proposal on "Volcanic Eruptions and their Impacts on Climate, Environment, and Viking Society in 500-1250 CE".