Någon ny utveckling inom paleoklimatologin
För 1970 var mycket paleoklimatologisk forskning främst inriktad på klimatrekonstruktioner som beskrev vad som hände, med studier som involverade en mängd olika typer av proxydata (Wendland, 1991). Radiometriska dateringstekniker, t.ex. radiokarbon- och kaliumargondatering, tillhandahöll ett kvantitativt sätt att datera tidigare klimatförändringar. Den paleoklimatiska forskningen drevs på av inrättandet av många forskningscentra som specialiserade sig på särskilda proxydata och dateringsmetoder. Till exempel tog dendroklimatologin, studiet av trädringar, fart efter inrättandet av Laboratory of Tree Ring Research vid University of Arizona i USA 1937. Liknande laboratorier för dendroklimatologi inrättades senare vid Columbia University i New York, University of Arkansas, Climatic Research Unit, University of East Anglia, Storbritannien, och Swiss Federal Institute for Forest, Snow, and Landscape Research, Schweiz, bland många andra. Forskningscentra med inriktning på andra proxys, t.ex. palynologi, har också bildats, bl.a. vid University of Minnesota i USA, University of Cambridge i England, Lunds universitet i Sverige, University of Bern i Schweiz och Ryska vetenskapsakademin, Geografiska institutet i Moskva. På samma sätt uppstod också framstående forskningscentra inom kvartär paleoceanografi, med några anmärkningsvärda centra baserade vid Cambridge University, Brown University och Columbia University. Med tiden utvecklades förbättringar och nya tekniker för dataanalys vid framstående forskningscentra som Quaternary Research Center i USA och Xian Laboratory of Loess and Quaternary Geology vid Chinese Academy of Sciences. Nyutbildade akademiker som utexaminerades från dessa forskningscentra startade egna forskningscentra och byggde upp paleoklimatiska databaser.
Med början i början av 1970-talet främjade utvecklingen av höghastighetsdatorer en ny typ av paleoklimatologi som specialiserar sig på att analysera stora paleoklimatiska datamängder (Wright och Bartlein, 1993). Vissa tolkningsverktyg i paleoklimatiska analyser är av kvalitativ karaktär, vilket fortsätter än i dag och kan omfatta analyser från lokala till hemisfäriska skalor (figur 1). Tidigare kvantitativa studier tillämpade grundläggande överföringsfunktioner för att omvandla proxyvariabler till klimatvariabler, vilket också innebar kalibrering av moderna klimatdata med moderna miljödata. De moderna relationerna tillämpades på fossila miljödata för att kvantitativt rekonstruera tidigare klimat (Webb och Bryson, 1972). I takt med att datamängderna växte, blev också de kvantitativa tolkningsverktygen för analys av storskaliga paleoklimatiska datamängder alltmer sofistikerade (Mann et al., 1998; Prentice et al., 1991). Den nyligen sammanställda North American Drought Atlas, som ger geografiska kartor över torkans svårighetsgrad per år, bygger till exempel på ett geografiskt nätverk av 835 trädringsplatser (figur 3; Cook och Krusic, 2004). Många nätverk med paleoklimatiska data är nu tillgängliga via World Data Center-A for Paleoclimatology (WDC-A) i Boulder, CO (Webb et al., 1994), och andra spegelplatser runt om i världen i Johannesburg i Sydafrika, Lanzhou i Kina, Mendoza i Argentina, Nairobi i Kenya och Pune i Indien (Eakin et al., 2003). Dessa datanätverk sträcker sig från regional till global skala, med exempel på detta är International Tree Ring Database (Grissino-Mayer och Fritts, 1997) och Global Pollen Database.
Datorrevolutionen skapade också ett paleoklimatiskt perspektiv för att hantera GCM:er. Dessa modeller liknar dem som används i dagliga väderprognoser, men i stället tillämpas principerna för att simulera storskaliga klimatmönster i det förflutna. Tidigare försök fokuserade främst på atmosfären, men den paleoklimatiska modelleringen har utvecklats till att koppla samman atmosfäriska modeller med detaljerade återkopplingar i förhållande till processer i biosfären, litosfären och hydrosfären (Kohfeld och Harrison, 2000; Kutzbach et al., 1998). Stor uppmärksamhet har ägnats åt återkopplingar mellan hav och atmosfär. GCM har använts för att simulera paleoklimat som sträcker sig från några hundra till miljontals år tillbaka i tiden (Kutzbach, 1992), liksom utvalda tidsperioder och fenomen av intresse i det förflutna (LeGrande et al., 2006; Seager et al., 2005). Till skillnad från paleoklimatiska proxydata, som oberoende rekonstruerar ”vad som hände” (figur 1), förklarar GCM:er ”varför saker och ting hände” och är därför ett ytterst användbart verktyg för paleoklimatologer för att testa hypoteser om orsakerna till klimatförändringar genom att jämföra simuleringsresultat med dem som härrör från proxydata (Harrison och Prentice, 2003; Mahowald et al., 1999). Under de senaste två decennierna har många olika paleoklimatiska modelleringsgrupper vuxit fram och är fortfarande aktiva; några av dessa inkluderar modelleringsaktiviteter vid National Center for Atmospheric Research i Boulder, CO, Hadley Centre i Storbritannien, Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis, Max-Planck Institute for Meteorology vid universitetet i Bremen, Laboratoire de Météorologie Dynamique i Frankrike och Goddard Institute of Space Studies i Maryland, USA.
Den ökade upplösningen i dateringstekniker och den växande mängden paleoklimatiska bevis, särskilt från iskärnor och marina sediment från Nordatlanten, tyder på att abrupta förändringar i klimatet på decenniernas och årtiondenas skala inträffade i ett avlägset förflutet och att dessa förändringar skiljer sig mycket från de förändringar som observerats i den moderna instrumentella dokumentationen (Clark et al, 1999; Labeyrie et al., 2003; Overpeck, 1996). Dessa förändringar är betydelsefulla för samhället, eftersom vi nu vet att sådana abrupta klimatförändringar kan inträffa inom en enda människas livstid. Paleoklimatiska registreringar erbjuder därför det enda sättet att testa om våra prediktiva modeller kan simulera sådana framtida förändringar. Modelleringsförsök har gjorts för att simulera orsakerna till och arten av dessa plötsliga förändringar. Dessa modellkörningar gör det möjligt för forskarna att göra detaljerade jämförelser mellan data och modeller på hemisfärisk och global nivå (Clark et al., 2002). Hittills har dock de flesta modelleringsstudier om dessa händelser fortfarande fokuserat på att tillhandahålla känslighetstester för att bedöma potentiella forceringsmekanismer. Vi har bara börjat dokumentera och förstå kontrollerna och orsakerna till dessa abrupta förändringar, och sådana frågor kommer att fortsätta att vara viktiga för paleoklimatologin under många år framöver.