Megadroogtes in het westen van Noord-Amerika kwamen voor tijdens het middeleeuws klimaatoptimum tussen ongeveer 100° westerlengte en de westkust. Ook in gematigde streken en subtropen elders ter wereld, zowel op het noordelijk als het zuidelijk halfrond, kwamen droogteperiodes voor die vaak meer dan 10 jaar duurden. Als oorzaak ziet men de in die tijd lage oceaantemperaturen in het oostelijk deel van de Grote Oceaan. Ze veroorzaakten in de centrale en zuidelijke Great Plains het afsterven van vegetatie en vorming van zandduinen, die de temperatuur nog wat meer deden stijgen.B. I. Cook, R. Seager, R. L. Miller, The impact of devegetated dune fields on North American climate during the late Mediëval Climate anomaly, Geophysical Research Letters, Vol. 38, juli 2011 Mogelijk leidden de megadroogtes tot hongersnoden en migraties van indianenvolken. Voor het onderzoek naar de klimatologische omstandigheden in tijdperken zonder instrumentele waarnemingen zijn proxygegevens gebruikt. Voor de temperatuur van het oceaanwater deed men bijvoorbeeld onderzoek aan de fossiele koralen uit de jaren 1320-1462 van het Palmyra atol op 6°N 160°W.
Neerslagreconstructie vond met name plaats door toepassing van dendrochronologie, onderzoek op jaarringen van bomen op een 286-punts 2.5° x 2.5° netwerk. Hierbij is de Palmer droogte index (PDSI) benaderd waarin de variabelen neerslag en temperatuur zijn opgenomen.North American Drought Atlas – Cook & Krusic – (2004) Belangrijk is daarbij de PDSI van de drie zomermaanden of het zomerhalfjaar, het groeiseizoen.The climate Data Guide:PDSI; Dai, Aiguo & National Center for Atmospheric Research In het onderzoekgebied komen diverse boomsoorten voor die >1000 jaar oud worden zodat een redelijke hoeveelheid informatie beschikbaar is. Ook blijven houten balken gemaakt van gevelde bomen zeer lang goed in het droge klimaat zodat deze ook informatie leveren.Voor een korte beschrijving van de techniek, zie: Diamond, 2005, Chapter 4. Naast jaarringen is gebruik gemaakt van de wisselende waterstand in meren, sedimenten van meren en rivieren, beschadiging door bosbranden, windafzettingen, stuifmeelonderzoek en de samenstelling van nesten van de pack rat. Volgens meerdere onderzoekers duiden de resultaten op droge periodes in het westen van de huidige VS tussen ongeveer AD 800 en 1400 hoewel niet overal precies gelijktijdig. Daarna was er een nattere periode in de kleine ijstijd van 1400-1800, nog onderbroken door een droogte eind 16e eeuw. De middeleeuwse megadroogtes bleken gelijkenis te vertonen met droogtes in de 19e en 20e eeuw wat betreft geografische spreiding en de ernst van de droogte per jaar; alleen duurden ze tientallen jaren lang. Incidenteel zaten er wel normale of natte jaren tussen.
De periodes De temperaturen waren tussen 900 en 1300 in het westen van Noord-Amerika hoger dan het langjarig gemiddelde van 1850-2006; hierbij trad eveneens wijdverbreide droogte op. Als oorzaken worden beschouwd een toegenomen La Niña, meer stralingsintensiteit van de zon en geringe vulkaanactiviteit. De warmte werd wel afgewisseld door perioden met beneden normale temperaturen. Simulatie met klimaatmodellen geven als resultaat dat het in de 12e en begin 13e eeuw in het westen van de V.S. ruim 0,5°C warmer was dan normaal. Eind 20e en begin 21e eeuw zijn de afwijkingen naar boven inmiddels groter. De publicatie van Herweijer cs toont o.a. twee grafieken: de periode 1000-1470 is vooral te droog, de droogte-index is soms tientallen jaren negatief met beperkte onderbrekingen; de periode 1470-2003 toont een evenwichtiger afwisseling van droogte en te natte perioden. Droogtes duurden in de laatste ruim vijf eeuwen niet langer dan 4-7 jaar achtereen.North American Droughts of the last Millenium – C. Herweijer cs. – Columbia University, New York (2006) Aanhoudende droogte trad op van 1000-1050, van 1130-1170 en van 1220-1300. Variabele droogte met wat meer natte jaren van 1080-1120 en 1170-1200. De vier decennia van circa 1300 tot 1340 waren normaler met een evenwichtiger aantal natte jaren.
Het begrip droogte is hierbij gedefinieerd als: PDSI van jaar tot jaar negatief en maximaal twee opvolgende jaren onderbroken door een positief jaar; tevens moet aan een minimale gebiedsgrootte zijn voldaan. Behalve de lengte is er weinig verschil tussen de droogtes in de middeleeuwen en huidige droogtes. De droogte betreft grote delen van het westelijk deel van de V.S., gecentreerd over het zuidwesten en de Rockies dan wel over de Great Plains (t/m Canadese plains) of over beide. Daarbij was het vaak tegelijk te nat in het zuiden van Mexico en het noordwesten en noordoosten van de V.S.
Reconstructie van de waterhoeveelheid die per jaar door de Colorado stroomt (bij Lees Ferry); samen met de Drought Area Index en temperatuurreconstructies op het Coloradoplateau wijzen alle naar het midden van de 12e eeuw als het warmste en droogste tijdvak. Ook was sprake van het meest uitgestrekte gebied met droogte. Het gehele westen van de VS met het noorden van Mexico werd getroffen behalve een vrij klein deel van de noordwestelijke Great Plains (tegen de Canadese grens). De Colorado heeft in dat tijdvak 13 opeenvolgende jaren met een kleiner dan normale afstroom. Individuele jaren scoren niet extreem laag maar omdat echt natte jaren ontbreken blijft de langjarige waterafvoer laag. Een reconstructie van de waterstroom door de Sacramento geeft dat de 20 jaar van 1138 tot 1158 de een na droogste zijn tussen 869 en 2008.Connie A. Woodhouse, David M. Meko, Glen M. MacDonald, Dave W. Stahle, Edward R. Cook, A 1,200-year perspective of 21st century drought in southwestern North America, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, december 2010
Wat meer details:
In de middeleeuwen 1021-1051 in het gebied tussen 95° en 120°WL over 30 jaar 25 keer een negatieve PDSI; het centrum van het gebied lag in Colorado, Wyoming, Nebraska maar Zuidwest-Californië was te nat. De droogste jaren waren 1022 en 1035 met een gemiddelde index van ≤ -2 over het hele gebied. 1130-1170 tussen 100° en 120°WL over 40 jaar 36x een negatieve PDSI; centrum over Colorado en groot gebied eromheen. In acht jaar was de pdsi ≤ -2. 1240-1265 een groter gebied tussen 100°-125°WL met twee zwaartepunten. Eén ervan meer naar het zuidwesten over Arizona en Noordwest-Mexico; het tweede over Montana, Wyoming en de Dakota's. In 25 jaar 20x een negatieve pdsi waarvan 3 jaar een waarde ≤ -2; het extreme 1258 komt tot -3,2. 1276-1299 vooral in de Rocky Mountains en Great Plains; gebieden in Colorado, Arizona en New Mexico raakten ontvolkt. 1360-1382 tussen 90°-125°WL met twee centra: de Great Plains en Arizona plus Noordwest-Mexico. De rest van Mexico was echter te nat. In 22 jaar 17x een negatieve pdsi waarvan 1365 ≤ -2.
In de 20e eeuw 1931-1940 een groot gebied oost-west over de VS; echter Mexico was te nat. Over 10 jaar 7x een negatieve PDSI. Deze periode staat bekend als de Dust Bowl. 1950-1957 met een zuidelijker zwaartepunt: de noordelijke helft van Mexico, het zuidelijk deel van Texas, New Mexico, Arizona. Te nat waren Zuid-Mexico, het noordwesten en noordoosten van de VS. In 8 jaar tijd 7x een negatieve PDSI met in sommige streken zeer markante waarden van -3 tot -3,5 over de gehele periode van acht jaar.
Statistisch onderzoek Simulaties met klimaatmodellen en statistische bewerking van de informatie geven als resultaat dat het tropische deel van de oostelijke Grote Oceaan de dominante veroorzaker is van de Noord-Amerikaanse droogtes over de laatste 1000 jaar. De megadroogtes werden veroorzaakt door langdurige La Niña omstandigheden in de tropische Pacific: de watertemperaturen waren onder normaal. In tegenstelling tot de laatste eeuwen waren deze omstandigheden in de middeleeuwen persistent gedurende tientallen jaren. Ook bij de droogtes sinds 1850 deden zich afwijkingen in de Sea surface temperatures (SST-anomalies) in hetzelfde oceaangebied voor. De SSTA werden gereconstrueerd aan de hand van (fossiele) koralen van het Palmyra atol in de Grote Oceaan over de perioden 1321-1461 en 1886-2008. Van 1321 tot 1461 bleek de SST in de tropische oost Pacific 0,4 tot 0,6 graden onder normaal te liggen. Volgens een (groot) deel van de onderzoekers zijn deze omstandigheden dwingend voor het ontstaan van droogte in Noord-Amerika en klimaatafwijkingen elders ter wereld.
Sommige onderzoekers (Mann, Bjerknes) wijzen ook op een (veronderstelde) grotere uitstraling van de zon en minder vulkanisme in de middeleeuwen; zij denken dat deze achterliggende oorzaken een La Nina situatie in de Pacific stimuleren.
Elders Ook waarnemingen van elders op de wereld zijn in lijn met verhoogde en langdurige La Niña activiteit tussen circa 1000 en 1400. De Noord-Amerikaanse megadroogtes zijn deel van een wereldwijd hydroklimatologisch regime verbonden met de omstandigheden in de tropische Pacific. Er is overeenkomst met het patroon van de kortere droogtes van het instrumentele tijdperk. De droogtes in Noord-Amerika werden vergezeld door droge omstandigheden in zuidelijk Zuid-Amerika (behalve Centraal-Argentinië), centraal Oost-Afrika, Egypte en grote delen van Europa.Fekri A. Hassan, 'Nile Floods and Political Disorder in early Egypt', in: H. Nüzhet Dalfes, George Kukla, Harvey Weiss, Third millennium BC climate change and old world collapse, Springer Science & Business Media, 2013, p. 1–23 Daartegenover was het natter in Midden-Amerika en noordelijk Zuid-Amerika, de Sahel en de Aziatische moessongebieden.
Invloed van vegetatiesterfte De natuurlijke vegetatie had te lijden onder de droogte. Geschat wordt dat in de zuidelijke en centrale Great Plains de helft van de begroeiing verloren ging en door de kale bodem duinen ontstonden die zich ook verplaatsten. Tijdens de droogte in de Sahel in de jaren zeventig van de 20e eeuw is voor het eerst onderzoek gedaan naar de feedback van een gewijzigd landoppervlak. De vraag werd gesteld of woestijnvorming door droogte (en overbegrazing) een zodanige invloed heeft op de atmosfeer dat de neerslag nog verder afneemt. Amerikaanse klimatologen hebben getracht te onderzoeken of devegetatie en duinmobiliteit de ernst van de Amerikaanse megadroogtes kon beïnvloeden. Tijdens de afgelopen twee millennia kwam diverse keren duinactiviteit voor in Amerika, voor het laatst tussen ongeveer 1300 en 1450 waarbij waarschijnlijk ook wandelende duinen optraden.
Simulaties met modellen toonden hogere temperaturen aan als gevolg van devegetatie. De bodemtemperatuur en de luchttemperatuur direct erboven nemen toe door veranderingen in de energiebalans aan de oppervlakte. Niet vastgesteld werd dat de hoeveelheid neerslag verder omlaag ging, alleen dat de warmte en uitdroging verergerden.The impact of devegetated dune fields, supplement - B.I. Cook cs. In tegenstelling tot de verwachting bleek de Palmer-droogteindex geen meetbare negatieve invloed te ondergaan van een kale bodem die tot hogere temperaturen leidt.
Gevolgen thumb| Wetenschappers van diverse disciplines (Jared Diamond, Robert Axtell, Terry Jones e.a.) onderzochten de these dat de tussen circa 800 en 1400 toegenomen droogte problemen opleverde voor de toenmalige bevolking. Droogte bracht volgens een aantal onderzoekers aan het licht dat de bevolking groter was dan wat een gebied aankan en dat leidde volgens hen zeer waarschijnlijk tot het verlaten van grote delen van het Colorado plateau. Ook is onderzocht of er verschil is tussen de (deels) landbouwende Pueblos en de jager-verzamelaars in de naburige Great Basin (Nevada) en Californië.
Colorado Plateau thumb|upright=1.15|left|Een bos met pinyons in Grand Canyon National Park, Arizona. thumb|upright|left|Juniperus occidentalis var. australis, oostelijke Sierra Nevada, Rock Creek Canyon, California
thumb|Plattegrond Colorado Plateau. thumb|Het Four Corners Monument waar de staten Colorado, New Mexico, Arizona, en Utah elkaar raken.