Câteva evoluții recente în paleoclimatologie
Înainte de 1970, o mare parte din cercetarea paleoclimatologică s-a concentrat în principal pe reconstrucții climatice care descriau ceea ce s-a întâmplat, cu studii care implicau o varietate de diferite tipuri de date proxy (Wendland, 1991). Tehnicile de datare radiometrică, cum ar fi datarea cu radiocarbon și cu potasiu-argon, au oferit un mijloc cantitativ de a data schimbările climatice din trecut. Cercetarea paleoclimatică a fost impulsionată de înființarea a numeroase centre de cercetare care s-au specializat în anumite date proxy și metode de datare. De exemplu, dendroclimatologia, studiul inelelor arborilor, s-a accelerat după înființarea Laboratorului de cercetare a inelelor arborilor de la Universitatea din Arizona, SUA, în 1937. Ulterior, au fost înființate laboratoare dendroclimatice similare la Universitatea Columbia din New York, la Universitatea din Arkansas, la Unitatea de cercetare climatică a Universității East Anglia din Regatul Unit și la Institutul federal elvețian de cercetare a pădurilor, zăpezii și peisajului din Elveția, printre multe altele. Au apărut, de asemenea, centre de cercetare axate pe alte proxies, cum ar fi palinologia, printre care Universitatea din Minnesota din Statele Unite, Universitatea Cambridge din Anglia, Universitatea Lund din Suedia, Universitatea din Berna din Elveția și Institutul de Geografie al Academiei de Științe din Rusia din Moscova. În mod similar, au apărut, de asemenea, centre de cercetare proeminente în paleoceanografia cuaternarului, unele centre notabile având sediul la Universitatea Cambridge, Universitatea Brown și Universitatea Columbia. Pe măsură ce timpul a trecut, au fost dezvoltate îmbunătățiri și noi tehnici de analiză a datelor în centre de cercetare proeminente, cum ar fi Centrul de Cercetare a Cuaternarului din Statele Unite și Laboratorul Xian de Loess și Geologie Cuaternară din cadrul Academiei Chineze de Științe. Cadrele universitare nou formate care au absolvit aceste centre de cercetare au înființat centre de cercetare proprii, construind baze de date paleoclimatice.
Începând cu începutul anilor 1970, dezvoltarea calculatoarelor de mare viteză a favorizat un nou tip de paleoclimatologie specializată în analiza seturilor mari de date paleoclimatice (Wright și Bartlein, 1993). Unele instrumente de interpretare în analizele paleoclimatice sunt de natură calitativă, care continuă și în prezent și pot implica analize de la scară locală la scară emisferică (Figura 1). Studiile cantitative anterioare au aplicat funcții de transfer de bază pentru a converti variabilele proxy în variabile climatice, ceea ce a implicat, de asemenea, calibrarea datelor climatice moderne cu datele de mediu moderne. Relațiile moderne au fost aplicate la datele de mediu fosile pentru a reconstitui cantitativ clima din trecut (Webb și Bryson, 1972). Odată cu creșterea seturilor de date, a crescut și gradul de sofisticare a instrumentelor de interpretare cantitativă pentru analiza seturilor de date paleoclimatice la scară largă (Mann et al., 1998; Prentice et al., 1991). De exemplu, Atlasul secetei din America de Nord compilat recent, care oferă hărți geografice ale severității secetei în funcție de an, se bazează pe o rețea geografică de 835 de situri cu inele arboricole (Figura 3; Cook și Krusic, 2004). Multe rețele de date paleoclimatice sunt disponibile în prezent prin intermediul Centrului Mondial de Date-A pentru Paleoclimatologie (WDC-A) din Boulder, CO (Webb et al., 1994), precum și prin intermediul altor site-uri oglindă din întreaga lume, la Johannesburg în Africa de Sud, Lanzhou în China, Mendoza în Argentina, Nairobi în Kenya și Pune în India (Eakin et al., 2003). Aceste rețele de date variază de la scară regională la scară globală, exemplele fiind International Tree Ring Database (Grissino-Mayer și Fritts, 1997) și Global Pollen Database.
Revoluția informatică a creat, de asemenea, o perspectivă paleoclimatică pentru abordarea MCG-urilor. Aceste modele sunt similare cu cele utilizate în prognoza meteo zilnică, dar în schimb principiile sunt aplicate pentru a simula modelele climatice la scară largă din trecut. Încercările anterioare se concentrau în principal asupra atmosferei, dar modelarea paleoclimatică a evoluat pentru a lega modelele atmosferice cu feedback-uri detaliate, așa cum sunt ele legate de procesele din biosferă, litosferă și hidrosferă (Kohfeld și Harrison, 2000; Kutzbach et al., 1998). O atenție considerabilă a fost acordată retroacțiunilor oceanice-atmosferice. MCG-urile au fost utilizate pentru a simula paleoclimatele de acum câteva sute până la milioane de ani (Kutzbach, 1992), precum și anumite intervale de timp și fenomene de interes din trecut (LeGrande et al., 2006; Seager et al., 2005). Spre deosebire de datele paleoclimatice proxy, care reconstituie în mod independent „ce s-a întâmplat” (figura 1), MCG-urile explică „de ce s-au întâmplat lucrurile” și, prin urmare, reprezintă un instrument extrem de util pentru paleoclimatologi pentru a testa ipotezele privind cauzele schimbărilor climatice prin compararea rezultatelor simulării cu cele derivate din datele proxy (Harrison și Prentice, 2003; Mahowald et al., 1999). În ultimele două decenii, au apărut și rămân active numeroase grupuri diferite de modelare paleoclimatică; printre acestea se numără activitățile de modelare de la National Center for Atmospheric Research din Boulder, CO, Hadley Centre din Regatul Unit, Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis, Max-Planck Institute for Meteorology de la Universitatea din Bremen, Laboratoire de Météorologie Dynamique din Franța și Goddard Institute of Space Studies din Maryland, SUA.
Rezoluția crescută a tehnicilor de datare și ansamblul tot mai mare de dovezi paleoclimatice, în special din carote de gheață și sedimente marine din Atlanticul de Nord, indică faptul că în trecutul îndepărtat au avut loc schimbări climatice abrupte la scară decadal-centenară, mult diferite ca amploare și caracter față de cele observate în înregistrările instrumentale moderne (Clark et al, 1999; Labeyrie et al., 2003; Overpeck, 1996). Aceste schimbări sunt semnificative pentru societate, deoarece acum știm că astfel de schimbări climatice bruște pot avea loc în timpul unei singure vieți umane. Înregistrările paleoclimatice oferă astfel singurul mijloc de a testa dacă modelele noastre predictive pot simula astfel de schimbări viitoare. S-au făcut încercări de modelare pentru a simula cauzele și natura acestor schimbări bruște. Aceste rulări de modele permit oamenilor de știință să efectueze comparații detaliate între date și modele la scară emisferică și globală (Clark et al., 2002). Cu toate acestea, până în prezent, majoritatea studiilor de modelare privind aceste evenimente se concentrează încă pe furnizarea de teste de sensibilitate pentru a evalua potențialele mecanisme de forțare. Abia acum începem să documentăm și să înțelegem controalele și cauzele acestor schimbări bruște, iar astfel de întrebări vor continua să fie importante pentru comunitatea de paleoclimatologie în anii următori.
.