Joitakin viimeaikaisia kehityssuuntia paleoklimatologian
Ennen 1970, paljon paleoklimatologinen tutkimus keskittyi ensisijaisesti ilmaston rekonstruktioita, jotka kuvasivat, mitä tapahtui, tutkimuksia, joissa käytetään erilaisia proxy datatyyppejä (Wendland, 1991). Radiometriset ajoitusmenetelmät, kuten radiohiili- ja kaliumargonidatointi, tarjosivat kvantitatiivisen keinon ajoittaa menneen ilmaston muutoksia. Paleoklimatutkimusta vauhditti lukuisten tutkimuskeskusten perustaminen, jotka olivat erikoistuneet tiettyihin proksiaineistoihin ja ajoitusmenetelmiin. Esimerkiksi dendroklimatologia eli puiden vuosirenkaiden tutkimus kiihtyi sen jälkeen, kun Arizonan yliopistoon (Yhdysvallat) perustettiin vuonna 1937 puiden vuosirenkaiden tutkimuslaboratorio. Samankaltaisia dendroklimatologisia laboratorioita perustettiin myöhemmin muun muassa Columbian yliopistoon New Yorkissa, Arkansasin yliopistoon, Ison-Britannian East Anglian yliopiston ilmastotutkimusyksikköön ja Sveitsin liittovaltion metsä-, lumi- ja maisemantutkimuslaitokseen Sveitsissä. Tutkimuskeskuksia, joissa keskitytään muihin välitystietoihin, kuten palynologiaan, perustettiin myös muun muassa Minnesotan yliopistoon Yhdysvalloissa, Cambridgen yliopistoon Englannissa, Lundin yliopistoon Ruotsissa, Bernin yliopistoon Sveitsissä ja Venäjän tiedeakatemian maantieteen instituuttiin Moskovassa. Vastaavasti myös kvartäärikauden paleoceanografian alalla on syntynyt merkittäviä tutkimuskeskuksia, joista huomattavia on Cambridgen yliopistossa, Brownin yliopistossa ja Columbian yliopistossa. Ajan kuluessa parannuksia ja uusia tekniikoita tietojen analysointiin kehitettiin merkittävissä tutkimuskeskuksissa, kuten Kvaternaaritutkimuskeskuksessa Yhdysvalloissa ja Kiinan tiedeakatemian Xian Laboratory of Loess and Quaternary Geology -laboratoriossa. Näistä tutkimuskeskuksista valmistuneet vastavalmistuneet tutkijat perustivat omia tutkimuskeskuksiaan ja rakensivat paleoklimaattisia tietokantoja.
Alkaen 1970-luvun alusta nopeiden tietokoneiden kehittyminen edisti uudenlaista paleoklimatologiaa, joka on erikoistunut suurten paleoklimaattisten tietokokonaisuuksien analysointiin (Wright ja Bartlein, 1993). Eräät paleoklimaattisten analyysien tulkintatyökalut ovat luonteeltaan kvalitatiivisia, ja ne jatkuvat tänäkin päivänä, ja ne voivat sisältää analyysejä paikallisesta mittakaavasta aina pallonpuoliskon mittakaavaan asti (kuva 1). Aikaisemmissa kvantitatiivisissa tutkimuksissa sovellettiin perussiirtofunktioita proksimuuttujien muuntamiseksi ilmastomuuttujiksi, mihin liittyi myös nykyaikaisten ilmastotietojen kalibrointi nykyaikaisilla ympäristötiedoilla. Nykyaikaisia suhteita sovellettiin fossiilisiin ympäristötietoihin menneisyyden ilmaston kvantitatiiviseksi rekonstruoimiseksi (Webb ja Bryson, 1972). Aineistojen lisääntyessä myös kvantitatiiviset tulkintatyökalut laajamittaisten paleoklimatietoaineistojen analysoimiseksi kehittyivät (Mann et al., 1998; Prentice et al., 1991). Esimerkiksi äskettäin laadittu Pohjois-Amerikan kuivuusatlas, jossa esitetään maantieteellisiä karttoja kuivuuden vakavuudesta vuosittain, perustuu 835 puurengaspaikan maantieteelliseen verkostoon (kuva 3; Cook ja Krusic, 2004). Monet paleoklimaattiset tietoverkot ovat nyt saatavilla Boulderissa, CO:ssa sijaitsevan World Data Center-A for Paleoclimatology (WDC-A) -tietokeskuksen kautta (Webb et al., 1994), ja muita peilauspaikkoja eri puolilla maailmaa Johannesburgissa Etelä-Afrikassa, Lanzhoussa Kiinassa, Mendozassa Argentiinassa, Nairobissa Keniassa ja Punessa Intiassa (Eakin et al., 2003). Nämä tietoverkot vaihtelevat alueellisesta globaaliin mittakaavaan, esimerkkeinä International Tree Ring Database (Grissino-Mayer ja Fritts, 1997) ja Global Pollen Database (maailmanlaajuinen siitepölytietokanta).
Tietokonevallankumous loi myös paleoklimaattisen näkökulman GCM:ien käsittelyyn. Nämä mallit ovat samanlaisia kuin ne, joita käytetään päivittäisessä sääennusteessa, mutta sen sijaan periaatteita sovelletaan menneisyyden laajamittaisten ilmastomallien simulointiin. Aikaisemmat yritykset keskittyivät enimmäkseen ilmakehään, mutta paleoklimaattinen mallintaminen on kehittynyt niin, että ilmakehämallit on yhdistetty yksityiskohtaisiin takaisinkytkentöihin, jotka liittyvät biosfäärin, litosfäärin ja hydrosfäärin prosesseihin (Kohfeld ja Harrison, 2000; Kutzbach et al., 1998). Merkittävää huomiota on kiinnitetty valtameren ja ilmakehän välisiin takaisinkytkentöihin. GCM:ien avulla on simuloitu paleokliimoja muutamien satojen ja miljoonien vuosien takaa (Kutzbach, 1992) sekä valikoituja aikavälejä ja kiinnostavia ilmiöitä menneisyydessä (LeGrande et al., 2006; Seager et al., 2005). Toisin kuin paleoklimaattiset proksiaineistot, jotka rekonstruoivat itsenäisesti sen, ”mitä tapahtui” (kuva 1), GCM:t selittävät, ”miksi asiat tapahtuivat”, ja siksi ne ovat paleoklimatologeille erittäin hyödyllinen väline, jonka avulla he voivat testata ilmastonmuutoksen syitä koskevia hypoteeseja vertaamalla simulointituloksia proksiaineistosta saatuihin tuloksiin (Harrison ja Prentice, 2003; Mahowald et al., 1999). Kahden viime vuosikymmenen aikana on syntynyt ja toimii edelleen monia erilaisia paleokliman mallinnusryhmiä, joista esimerkkeinä mainittakoon mallinnustoiminta National Center for Atmospheric Research -laitoksessa Boulderissa, CO:ssa, Hadley-keskuksessa Yhdistyneessä kuningaskunnassa, Kanadan ilmastomallinnus- ja -analyysikeskuksessa, Bremenin yliopiston Max-Planckin ilmatieteen laitoksessa, laboratoriossa Laboratoire de Météorologie Dynamique Ranskassa ja Goddard Institute of Space Studies -laitoksessa Marylandissa, Yhdysvalloissa.
Ajoitustekniikoiden lisääntynyt resoluutio ja paleoklimaattisten todisteiden kasvava määrä, erityisesti Pohjois-Atlantin jääsydämistä ja merisedimenteistä saatujen todisteiden perusteella, osoittavat, että kaukaisessa menneisyydessä on tapahtunut äkillisiä vuosikymmenien ja vuosisatojen laajuisia ilmastomuutoksia, jotka poikkeavat suuruusluokaltaan ja luonteensa puolesta paljon nykyaikaisissa mittalaitteilla mitatuissa tiedoissa havaituista muutoksista (Clark et al., 1999; Labeyrie et al., 2003; Overpeck, 1996). Nämä muutokset ovat merkittäviä yhteiskunnan kannalta, sillä nyt tiedämme, että tällaisia äkillisiä ilmastomuutoksia voi tapahtua yhden ihmisen eliniän aikana. Paleoklimatallenteet ovat näin ollen ainoa keino testata, pystyvätkö ennustemallimme simuloimaan tällaisia tulevia muutoksia. Näiden äkillisten muutosten syitä ja luonnetta on yritetty mallintaa. Näiden mallien avulla tutkijat voivat tehdä yksityiskohtaisia tietojen ja mallien vertailuja pallonpuoliskon ja maapallon mittakaavassa (Clark et al., 2002). Useimmissa näitä tapahtumia koskevissa mallinnustutkimuksissa on kuitenkin toistaiseksi keskitytty edelleen herkkyystesteihin mahdollisten pakottavien mekanismien arvioimiseksi. Olemme vasta alkaneet dokumentoida ja ymmärtää näiden äkillisten muutosten kontrolleja ja syitä, ja tällaiset kysymykset ovat tärkeitä paleoklimatologialle vielä vuosien ajan.