Er zijn honderden artikelen geschreven over de grootste vulkaanuitbarsting in de geschiedenis, op de Indonesische berg Tambora, iets meer dan 200 jaar geleden. Maar voor een kleine groep in New England gevestigde onderzoekers, er moest nog een Tambora-verhaal worden verteld, een die verband houdt met de catastrofale effecten ervan in de Golf van Maine en die lessen kan bevatten voor verweven mens-natuurlijke systemen die tegenwoordig over de hele wereld worden geconfronteerd met klimaatverandering.

In het laatste nummer van wetenschappelijke vooruitgang , eerste auteur en onderzoeksmedewerker Karen Alexander aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en 11 anderen, waaronder aquatische ecologen, klimaatwetenschappers en milieuhistorici vertellen over hun veelgelaagde, multidisciplinair onderzoek naar de effecten van Tambora op kustvis en commerciële visserij.

Alexander zegt, "We benaderden onze studie als een forensisch onderzoek. We wisten dat Tambora's extreme kou New England had geteisterd, Europa, China en andere plaatsen voor zo lang als 17 maanden. Maar niemand die we kenden had kustecosystemen en visserij onderzocht. Dus, we zochten bewijs dicht bij huis."

In werk dat de sociale en natuurwetenschappen integreert, ze gebruikten historische visexportgegevens, weer lezingen, chronologieën van de bouw van dammen en de groei van steden en andere bronnen om de effecten van Tambora op het complexe menselijke en natuurlijke systeem van de Golf van Maine te ontdekken.

De uitbarsting van 1815 veroorzaakte een langdurige, extreme klimaatgebeurtenis in 1816, bekend als het 'jaar zonder zomer'. Toen de vulkanische winter zich op een groot deel van het noordelijk halfrond vestigde, gewassen mislukt, vee stierf en hongersnood sloeg over veel landen. In Nieuw-Engeland, gewasopbrengsten zijn mogelijk met 90 procent gedaald. De onderzoekers ontdekten dat 1816 ook wel 'het makreeljaar' werd genoemd, " een aanwijzing voor wat ze zouden vinden met betrekking tot visserij.

Naast de klimaateffecten van Tambora, de auteurs onderzochten andere systeembrede invloeden om waargenomen trends te verklaren. Deze omvatten historische gebeurtenissen zoals de oorlog van 1812, groei van de menselijke bevolking, obstructie van vishabitats als gevolg van de bouw van dammen en veranderingen in vistuig die destijds van invloed zouden kunnen zijn op de visserij. Door historische methoden te gebruiken in een benadering van complexe adaptieve systemen, konden ze gegevens op verschillende organisatieschalen groeperen en ordenen en statistisch significante processen identificeren die overeenkwamen met bekende resultaten, zegt Alexander.

Bijvoorbeeld, temperatuurschommelingen hebben korte tijd de hele Golf van Maine beïnvloed, terwijl de bouw van dammen individuele stroomgebieden beïnvloedde gedurende de levensduur van de dammen. Ruimte- en tijdschalen verschillen in elk geval, maar zowel temperatuurschommelingen als habitatobstructies hebben invloed op vissen, en dus visserij, tegelijkertijd. Dergelijke interacties zijn kenmerkend voor complexe systemen, merkt ze op.

Het vaststellen van de timing was de sleutel tot het oplossen van het mysterie, voegt Alexander toe. belangrijke exportsoorten, waaronder zoetwaterpaaiende alewives en elft en in zee paaiende makreel en haring, verschillende temperatuurtoleranties en seizoensgebonden migratiepatronen en timing hebben, of fenologie. Alewives en makreel kwamen eerder aan toen het water kouder was, Elf en haring komen later aan nadat het water is opgewarmd. Vanwege hun fenologie en kwetsbaarheid in rivieren en beken tijdens het paaien, alevrouwen hebben het meest geleden onder de extreme klimaatgebeurtenis. In Massachusetts, waar al lang beken waren afgedamd, de effecten werden verergerd, vonden de onderzoekers.

In het begin van de 19e eeuw waren alle vrouwen een "nutsvis, " een belangrijke commerciële export maar ook gebruikt als kippenvoer, tuinmest en menselijke voeding in de winter. De winter van 1816 was zo koud, Alexander zegt, dat "Penobscot Bay vast bevroor van Belfast tot Castine." Toen alewives arriveerden op hun seizoensgebonden paaitijd, ongunstige omstandigheden waarschijnlijk verstoorde paai runs, verhoogde natuurlijke sterfte en, kritisch voor de mensen die van hen afhankelijk zijn, verminderde vangst.

Zij voegt toe, "Tijdens deze klimaatcrisis mensen konden niet genoeg moeders vangen om in hun behoeften te voorzien, dus veranderden ze snel in makreel, de volgende overvloedige soort die langs de kust arriveert. Het najagen van makreel en het snel distribueren ervan aan gemeenschappen zonder andere voedselbronnen veranderde de infrastructuur van de kustvisserij fundamenteel." "Mensen reageerden snel en effectief op Tambora in slechts vijf jaar en keken nooit meer achterom toen de crisis voorbij was."

De mate van respons van mens en vrouw werd ontkoppeld en de snelle oplossingen, blijvend worden, bereikte later een sfeer van onvermijdelijkheid, suggereren de auteurs.

Ze voegen eraan toe dat 'complexe oplossingen eenvoudige verklaringen ontgaan'. Ze wijzen op de "vele en voor de hand liggende, "parallellen tussen die plotselinge extreme gebeurtenis en de huidige perioden van droogte, overstroming, storm verwoesting, voedselverstoring en hongersnood toegeschreven aan klimaatverandering.

"Het verleden kan een laboratorium zijn, " Alexander en collega's schrijven. Het gebruik van historische methoden binnen een benadering van complexe adaptieve systemen kan een eenvoudige manier bieden om complexe systemen te onderzoeken waarbij schaal, snelheid en fenologie verbinden menselijke en natuurlijke processen met elkaar, en helpen om "de menselijke veerkracht te vergroten door de veerkracht in de natuurlijke wereld te versterken."

Visserij-ecoloog Adrian Jordaan van UMass Amherst voegt hieraan toe:"Als de middelen lokaal beschikbaar zijn, ze kunnen samenlevingen helpen om te gaan met veranderingen. Ook, tijdens extreme klimaatgebeurtenissen, ondenkbare veranderingen, waaronder grote maatschappelijke verschuivingen, kunnen optreden. Dit zijn dingen waar we in de wereld van vandaag op voorbereid moeten zijn, waar extreme klimatologische gebeurtenissen frequenter en ernstiger worden."

Michelle Staudinger, een ecoloog bij het Northeast Climate Science Center van UMass Amherst, zegt, "Alewives en andere vissen die zowel rivieren als oceanen bewonen, zijn zeer kwetsbaar voor klimaatverandering. De lessen die uit dit onderzoek zijn getrokken, zullen ons helpen beter te anticiperen, voorbereiden en omgaan met extra toekomstige gevolgen voor hun bevolking en de menselijke gemeenschappen die van hen afhankelijk zijn."

Alex Bryan, een U.S. Geological Survey klimaatwetenschapper en co-auteur, zegt dat het bestuderen van een 200 jaar oud evenement een uitdaging was. "Lange-termijn temperatuurrecords beginnen pas aan het begin van de 20e eeuw. Gelukkig, we vonden het weerjournaal van een arts die in Salem woonde, Massa., die vier keer per dag de luchttemperatuur registreerde van de jaren 1780 tot de jaren 1820. Zonder zijn toewijding om het weer in de gaten te houden, deze studie zou niet mogelijk zijn geweest."