Quantitative analysis using wavelets on time series of three Patagonian lakes

ABSTRACT This contribution uses cross wavelet transform to analyze the coherence of the oscillations registered in the paleosecular variation of the geomagnetic field (GF) during the Holocene. Multiple cross wavelet analyses of the magnetic data (declination and inclination) from sediments collected from cores of El Trébol, Escondido, and Moreno lakes (Patagonia, Argentina) show clear and periodical variation. The results revealed several consistencies, with conspicuous periodicities around 2400–3100 yr and 1400 yr above the 95% confidence level throughout the Holocene. When the magnetic parameters of the three lakes were analyzed together, periodicities in the interval 2300–2800 yr and a discrete one of 1500 yr were determined. Our results are partially in agreement with those obtained by other authors from compiled magnetic databases, which also indicate an approximate periodicity in certain characteristic frequency intervals in the behavior of the GF. All of them show similarities to the solar fundamental mode and to climatic variations. This suggests that the GF could be a climate forcing and/or that GF and climate oscillate due to the influence of the same forcing, external to the planet. Also, there seem to be other correlations. The 2300–3100 yr periodicity found in this study through the analysis of the temporal variations of the GF recorded in South America could also be linked to the motion of the South Atlantic Anomaly. A second characteristic frequency found in an interval around 1500 yr could also be correlated with conspicuous climatic changes, the Bond Cycle. The analysis of the data obtained and the fact that this is a complex system suggest that external forcings could have promoted GF and climate variations during the Holocene. RESUMEN Esta contribución utiliza la transformada wavelet cruzada para analizar la coherencia de las oscilaciones registradas en la variación paleosecular del campo magnético terrestre (CMT) durante el Holoceno. El análisis de múltiples wavelets cruzadas de los datos magnéticos (declinación e inclinación) de los sedimentos recogidos en los testigos de los lagos El Trébol, Escondido y Moreno (Patagonia, Argentina) muestra una variación clara y periódica. Los resultados revelaron varias consistencias con periodicidades conspicuas alrededor de 2400–3100 y 1400 años por encima del nivel de confianza del 95%, a lo largo del Holoceno. Cuando se analizaron conjuntamente los parámetros magnéticos de los tres lagos, se determinaron periodicidades en el intervalo de 2300–2800 años y una discreta de 1500 años. Nuestros resultados concuerdan parcialmente con los obtenidos por otros autores a partir de bases de datos magnéticos compiladas, que también indican una periodicidad aproximada en ciertos intervalos de frecuencia característicos en el comportamiento del CMT. Todos ellos muestran similitudes con el modo fundamental solar y las variaciones climáticas. Esto sugiere que el CMT podría ser un forzante climático y/o que el CMT y el clima oscilan debido a la influencia del mismo forzante, externo al planeta. Además, parece haber otras correlaciones. La periodicidad de 2300–3100 años encontrada en este estudio, mediante el análisis de las variaciones temporales del CMT registradas en Sudamérica, también podría estar relacionada con el movimiento de la Anomalía del Atlántico Sur. Una segunda frecuencia característica encontrada en un intervalo de alrededor de 1500 años también podría estar correlacionada con cambios climáticos notables, como el ciclo de Bond. El análisis de los datos obtenidos y el hecho de que se trate de un sistema complejo sugieren que los forzantes externos podrían haber promovido las variaciones del CMT y del clima durante el Holoceno.