Některé novinky v paleoklimatologii
Před rokem 1970 se většina paleoklimatologického výzkumu zaměřovala především na klimatické rekonstrukce, které popisovaly, co se stalo, přičemž studie zahrnovaly různé typy proxy dat (Wendland, 1991). Radiometrické datovací techniky, jako je radiouhlíkové a draselno-argonové datování, poskytly kvantitativní prostředky k datování minulých klimatických změn. Paleoklimatický výzkum byl podpořen založením mnoha výzkumných center, která se specializovala na konkrétní proxy data a datovací metody. Například dendroklimatologie, tedy studium letokruhů stromů, se urychlila po založení Laboratoře pro výzkum letokruhů stromů na Arizonské univerzitě v USA v roce 1937. Podobné dendroklimatické laboratoře byly později založeny mimo jiné na Kolumbijské univerzitě v New Yorku, na Arkansaské univerzitě, na Climatic Research Unit Východoanglické univerzity ve Velké Británii a na Švýcarském federálním institutu pro výzkum lesa, sněhu a krajiny ve Švýcarsku. Vznikla také výzkumná centra zaměřená na další proxy, jako je palynologie, například na Minnesotské univerzitě ve Spojených státech, Cambridgeské univerzitě v Anglii, Lundské univerzitě ve Švédsku, Bernské univerzitě ve Švýcarsku a na Geografickém ústavu Ruské akademie věd v Moskvě. Podobně vznikla i významná výzkumná centra v oblasti čtvrtohorní paleoceanografie, přičemž některá významná centra sídlí na Cambridgeské univerzitě, Brownově univerzitě a Kolumbijské univerzitě. Postupem času se ve významných výzkumných centrech, jako je Quaternary Research Center ve Spojených státech a Xian Laboratory of Loess and Quaternary Geology při Čínské akademii věd, vyvíjela zlepšení a nové techniky analýzy dat. Nově vyškolení akademičtí pracovníci, kteří absolvovali tato výzkumná centra, zakládali vlastní výzkumná centra a budovali paleoklimatické databáze.
Začátkem 70. let 20. století rozvoj vysokorychlostních počítačů podpořil nový typ paleoklimatologie, která se specializuje na analýzu velkých souborů paleoklimatických dat (Wright a Bartlein, 1993). Některé interpretační nástroje v paleoklimatických analýzách mají kvalitativní charakter, který přetrvává dodnes a může zahrnovat analýzy od lokálního až po hemisférické měřítko (obr. 1). Dřívější kvantitativní studie používaly základní převodní funkce k převodu proxy proměnných na klimatické proměnné, což rovněž zahrnovalo kalibraci moderních klimatických dat s moderními environmentálními daty. Moderní vztahy byly aplikovány na fosilní environmentální data s cílem kvantitativně rekonstruovat minulé klima (Webb a Bryson, 1972). S nárůstem datových souborů rostla i sofistikovanost kvantitativních interpretačních nástrojů pro analýzu rozsáhlých paleoklimatických datových souborů (Mann et al., 1998; Prentice et al., 1991). Například nedávno sestavený Atlas severoamerického sucha, který poskytuje geografické mapy závažnosti sucha v jednotlivých letech, je založen na geografické síti 835 míst s letokruhy stromů (obr. 3; Cook a Krusic, 2004). Mnoho sítí paleoklimatických dat je nyní k dispozici prostřednictvím World Data Center-A for Paleoclimatology (WDC-A) v Boulderu, CO (Webb et al., 1994), a dalších zrcadlových míst po celém světě v Johannesburgu v Jižní Africe, Lanzhou v Číně, Mendoze v Argentině, Nairobi v Keni a Pune v Indii (Eakin et al., 2003). Tyto datové sítě se pohybují od regionálního až po globální měřítko, příkladem je International Tree Ring Database (Grissino-Mayer a Fritts, 1997) a Global Pollen Database.
Počítačová revoluce také vytvořila paleoklimatickou perspektivu pro práci s GCM. Tyto modely jsou podobné modelům používaným při každodenní předpovědi počasí, ale místo toho se jejich principy uplatňují při simulaci velkoplošných klimatických vzorců minulosti. Dřívější pokusy se soustředily především na atmosféru, ale paleoklimatické modelování se vyvinulo tak, že propojilo atmosférické modely s podrobnými zpětnými vazbami, které souvisejí s procesy v biosféře, litosféře a hydrosféře (Kohfeld a Harrison, 2000; Kutzbach a kol., 1998). Značná pozornost byla věnována zpětným vazbám mezi oceánem a atmosférou. GCM byly použity k simulaci paleoklimatu před několika sty až miliony let (Kutzbach, 1992), stejně jako vybraných časových úseků a zajímavých jevů v minulosti (LeGrande et al., 2006; Seager et al., 2005). Na rozdíl od paleoklimatických proxy dat, která nezávisle rekonstruují „co se stalo“ (obr. 1), GCM vysvětlují „proč se věci staly“, a jsou tak pro paleoklimatology mimořádně užitečným nástrojem k ověřování hypotéz týkajících se příčin klimatických změn porovnáváním výsledků simulací s výsledky získanými z proxy dat (Harrison a Prentice, 2003; Mahowald et al., 1999). Během posledních dvou desetiletí vzniklo a stále působí mnoho různých skupin zabývajících se paleoklimatickým modelováním; některé z nich zahrnují modelovací aktivity v Národním centru pro atmosférický výzkum v Boulderu (CO), Hadleyově centru ve Velké Británii, Kanadském centru pro modelování a analýzu klimatu, Institutu Maxe Plancka pro meteorologii na univerzitě v Brémách, Laboratoire de Météorologie Dynamique ve Francii a Goddardově institutu kosmických studií v Marylandu v USA.
Zvýšené rozlišení datovacích technik a rostoucí množství paleoklimatických důkazů, zejména z ledových jader a mořských sedimentů ze severního Atlantiku, naznačují, že v dávné minulosti docházelo k náhlým změnám klimatu v měřítku desetiletí a století, které se svým rozsahem a charakterem značně liší od změn pozorovaných v moderních instrumentálních záznamech (Clark et al., 1999; Labeyrie et al., 2003; Overpeck, 1996). Tyto změny jsou pro společnost významné, neboť dnes víme, že k takovým náhlým klimatickým změnám může dojít během jediného lidského života. Paleoklimatické záznamy tak nabízejí jediný prostředek, jak otestovat, zda naše predikční modely dokáží takové budoucí změny simulovat. Byly učiněny modelové pokusy o simulaci příčin a povahy těchto náhlých změn. Tyto modelové běhy umožňují vědcům provádět podrobná srovnání dat a modelů v měřítku polokoulí a globálním měřítku (Clark et al., 2002). Doposud se však většina modelových studií těchto událostí stále zaměřuje na poskytování testů citlivosti k posouzení potenciálních mechanismů působení. Teprve začínáme dokumentovat a chápat kontrolní mechanismy a příčiny těchto náhlých změn a tyto otázky budou pro paleoklimatologickou komunitu důležité i v příštích letech.
.