Mnoho věcí může změnit teplotu na Zemi: vybuchne sopka, která zahalí Zemi jasným oparem, jenž blokuje sluneční světlo, a teplota klesne; skleníkové plyny zadržují teplo v atmosféře a teplota stoupne. V letech 1650 až 1710 klesly teploty na velké části severní polokoule, když Slunce vstoupilo do klidové fáze, která se dnes nazývá Maunderovo minimum. Během tohoto období se na povrchu Slunce objevilo velmi málo slunečních skvrn a celkový jas Slunce mírně poklesl. Již uprostřed chladnějšího než průměrného období zvaného malá doba ledová se Evropa a Severní Amerika dostaly do hlubokého mrazu: alpské ledovce se rozšířily nad zemědělskou půdu v údolích, mořský led se plížil z Arktidy na jih a slavné kanály v Nizozemsku pravidelně zamrzaly – což je dnes vzácný jev.
Vliv slunečního minima je zřetelný na tomto obrázku, který ukazuje teplotní rozdíl mezi rokem 1680, rokem uprostřed Maunderova minima, a rokem 1780, rokem normální sluneční aktivity, jak jej vypočítal model všeobecné cirkulace. Tmavě modrá barva ve východní a střední části Severní Ameriky a severní části Eurasie znázorňuje místa, kde byl pokles teploty největší. Téměř všechny ostatní pevninské oblasti byly v roce 1680 také chladnější, jak naznačují různé odstíny modré barvy. Několik oblastí, které se zdají být v roce 1680 teplejší, jsou Aljaška a východní část Tichého oceánu (vlevo), severní část Atlantského oceánu jižně od Grónska (vlevo uprostřed) a severně od Islandu (nahoře uprostřed).
Pokud se energie ze Slunce snížila jen nepatrně, proč teploty na severní polokouli tak výrazně poklesly? Klimatolog Drew Shindell a jeho kolegové z Goddardova institutu pro vesmírná studia NASA řešili tuto otázku kombinací teplotních záznamů získaných z letokruhů stromů, ledových jader, korálů a několika málo měření zaznamenaných v historických záznamech s pokročilým počítačovým modelem zemského klimatu. Skupina nejprve vypočítala množství energie přicházející ze Slunce během Maunderova minima a vložila tyto informace do modelu všeobecné cirkulace. Tento model je matematickým znázorněním způsobu, jakým různé zemské systémy – povrchové teploty oceánů, různé vrstvy atmosféry, energie odrážená a pohlcovaná pevninou atd. – vzájemně ovlivňují klima.
Když model začal s poklesem sluneční energie a vrátil teploty, které odpovídaly paleoklimatickým záznamům, Shindell a jeho kolegové věděli, že model ukazuje, jak mohlo Maunderovo minimum způsobit extrémní pokles teplot. Model ukázal, že pokles teplot souvisel s ozonem ve stratosféře, vrstvě atmosféry, která se nachází ve výšce 10 až 50 kilometrů od zemského povrchu. Ozon vzniká při interakci vysokoenergetického ultrafialového záření ze Slunce s kyslíkem. Během Maunderova minima vyzařovalo Slunce méně silného ultrafialového záření, a proto vznikalo méně ozonu. Úbytek ozonu ovlivnil planetární vlny, obrovské vlnky v tryskovém proudění, které jsme zvyklí vídat v televizních zprávách o počasí.
Změna planetárních vln přivedla severoatlantickou oscilaci (NAO) – rovnováhu mezi trvalým systémem nízkého tlaku v blízkosti Grónska a trvalým systémem vysokého tlaku na jihu – do negativní fáze. Když je NAO negativní, jsou oba tlakové systémy relativně slabé. Za těchto podmínek směřují zimní bouře přes Atlantik zpravidla na východ k Evropě, která zažívá krutější zimu. (Když je NAO pozitivní, zimní bouře směřují dále na sever, takže zimy v Evropě jsou mírnější.) Výše uvedené modelové výsledky ukazují, že během Maunderova minima byla NAO v průměru zápornější a Evropa zůstala neobvykle chladná. Tyto výsledky odpovídaly paleoklimatickým záznamům.
Vytvořením modelu, který dokázal reprodukovat teploty zaznamenané v paleoklimatických záznamech, dosáhli Shindell a jeho kolegové lepšího pochopení toho, jak změny ve stratosféře ovlivňují průběh počasí. Díky takovému pochopení jsou vědci lépe připraveni porozumět tomu, jaké faktory by mohly ovlivňovat zemské klima v budoucnosti. Další informace o tom, jak se staré teplotní záznamy používají ke zlepšení klimatických modelů, naleznete na stránce Paleoklimatologie:
- Další četba:
- Ledovce, staří mistři a Galileo:
Mapa upravena podle Shindell et al., 2001, copyright AAAS 2001. Podmínky použití materiálu chráněného autorskými právy AAAS: Čtenáři si mohou materiál prohlížet, prohlížet a/nebo stahovat pouze pro účely dočasného kopírování za předpokladu, že toto použití je pro nekomerční osobní účely. S výjimkou případů stanovených zákonem nesmí být tento materiál bez předchozího písemného souhlasu vydavatele dále reprodukován, distribuován, přenášen, upravován, adaptován, předváděn, zobrazován, publikován nebo prodáván jako celek nebo jeho části.