Róbert Kvak, Meteoinfo.sk / 26.10.2014 19:16
Snaha o pochopenie atmosféry ako chaotického systému tu bola od nepamäti. Množstvo prístupov, ktorých úlohou je objasnenie stavby klimatického systému nielen našej planéty, sa každým desaťročím niekoľko znásobí. Súčasné teórie napriek tomu neprinášajú dostatočne uspokojivé výsledky dlhodobých trendov. So zneužívaním krehkosti atmosféry sa dnes stretávame na každom rohu od samotnej klimatológie až po politiku, kedy sme svedkami subjektivizácie názorov a s tým spojeného presadzovania osobných zámerov alebo zámerov, ktoré zdieľa len určitá časť spoločnosti. Entropia nerovnovážnej sústavy, ktorou atmosféra bezpochyby je, nejedenkrát spôsobí škrt cez rozpočet aj najväčším odborníkom. V dynamickej nerovnováhe postačuje jediný malý impulz na to, aby došlo k zmene výsledku celého systému, preto aj dnes najviac prezentované a sledované numerické modely len s určitou pravdepodobnosťou odhadujú vývoj, ale nevedia presne čo, kedy, ako, prečo a hlavne aká bude podoba systému po zmene určitého parametra. Často ignorovaná história môže byť v tomto ohľade veľmi nápomocná, keďže ňou možno aproximovať správanie atmosféry. Ale aj tu je potrebné mať na zreteli zložitosť podmienok, pri ktorých rekonštrukcie vývoja zemskej klímy spĺňajú potrebné kritériá.
V niekoľkových najbližších článkoch zo zaujímavostí sa vyberieme do dávnej, aj keď z pohľadu histórie našej planéty najmladšej periódy svojho vývoja, kvartéru (štvrtohôr), ktorého hlavným znakom je striedanie chladných suchých a teplých vlhkých periód.
“We dance round in a ring and suppose, but the secret sits in the middle and knows.”
ROBERT FROST (1945)
Dynamika klimatických javov a procesov v tomto období je najlepšie zmapovateľná, keďže po dôsledkoch jej pôsobenia dennodenne kráčame. Krajina sa od poslednej doby ľadovej (glaciál) miestami takmer nezmenila, čo nám ponúka dokonalý pohľad na dianie v týchto epizódach kvartéru. Holocén (mladšia časť Kvartéru, začiatok pred cca. 12 000 rokmi), v ktorom dnes žijeme, predstavuje jednu z medzidôb ľadových (interglaciál) a preto v tomto smere máme taktiež relatívne dobrú predstavu o teplejších periódach Pleistocénu (staršia časť Kvartéru, cca. pred 2,6 mil. až 12 000 rokmi), aj keď od vrcholových pleistocénnych oteplení na Zemi máme ešte ďaleko.
Získavanie vzoriek, pomocou ktorých sa rekonštruuje dávna klíma, prebieha viacerými spôsobmi. Niektoré dobre hodnotia teplotné, iné zas vlhkostné pomery konkrétneho regiónu. Najpoužívanejšími metódami je štúdium ľadovcových jadier, jaskýň, koralov, letokruhov drevín, fosílnych zvyšok fauny, flóry a peľu, jazerných, morských či geologických sedimentov, pôd, rekonštrukcia vulkanických erupcií, požiarov, kozmického počasia, štúdium historických dokumentov alebo dnes presadzovaných klimatických modelov. Ani jedna metóda nám však neponúkne presné priebehy najdôležitejších meteorologických prvkov v tom ktorom roku. Pri analýze dochádza k relatívnemu porovnaniu prítomnosti s minulosťou, čiže klímu staršiu ako sú prístrojové merania poznáme len prostredníctvom odchýlok a extrémnych anomálií. Zároveň, poznatky sa nezaokrúhľujú na roky či desaťročia, ale na stáročia až tisícročia.
Obr. č.1: Iustrácia metód získavania informácií o klíme v minulosti.
V minulosti sa predpokladalo, že hlavné príčiny zmien klímy v Kvartéri majú terestrický pôvod, kde patril pohyb kontinentov, zmena morských prúdov, vulkanická činnosť, zmena intenzity skleníkového efektu alebo horotvorná činnosť. Z kozmických príčin sa najväčší dôraz kládol na pády väčších mimozemských telies a zmeny slnečnej aktivity. Žiadna z týchto príčin nedokázala vysvetliť cyklické zmeny klímy, ktoré nastávali s rovnakou amplitúdou a v približne rovnakom čase na celom svete.
S teóriou o týchto zmenách, ktorá bola ako každá iná zo začiatku odmietaná, prišiel srbský geofyzik a klimatológ Milutin Milankovič. Jeho pozornosť sa upriamovala na astronomickú príčinu klimatických zmien. Prepočtami nebeskej mechaniky prišiel k záveru, že hlavným pôvodcom zmien sú cyklické pohyby našej planéty voči Slnku a sebe samotnej, vyvolané gravitačným pôsobením najmä Jupitera, Saturnu a Venuše. Modernejšie výpočty dokázali fakt, že Milankovič mal v skutočnosti pravdu, aj keď muselo dôjsť ku korekcií určitých chýb. Neskôr došlo ku snahe aplikovať niektoré astronomické výpočty aj na terciér (treťohory), ktorého rekonštrukcia je značne zložitejšia.
Tri hlavné zmeny pohybu zemského telesa viď na obrázku č.2: Extentricita (kruhový pohyb Zeme voči Slnku) kolíše v rozmedzí 0,005 až 0,058 v cykloch dlhých približne 95 až 125 tisíc rokov (dnes e = 0,01671). Ku zmene sklonu osi rotácie Zeme od 22,1° do 24,5° (dnes 23,45°) dochádza jedenkrát za približne 41 000 rokov. Precesný pohyb zemskej osi (kužeľovitý pohyb osi okolo kolmice na zemskú obežnú dráhu) naša planéta vykoná raz za približne 26 000 rokov.
Obr. č.2: Cyklická zmena pohybov Zeme vo vesmíre. Zdroj: COMET Program
Obr. č.3: Stabilizovaný sklon osi rotácie Zeme naším Mesiacom v porovnaní s Marsom. Zdroj: Nature.com
Vyššie spomenuté cykly v pohybe Zeme vesmírom majú za následok zmeny v ožiarení planéty Slnkom, čo vedie k regionálnym zmenám transformácie tepla medzi pevninou, atmosférou a oceánom. Samozrejme, dôležitou podmienkou je dlhodobý trend poklesu alebo nárastu prísunu slnečnej energie. Zo začiatku boli aplikácie Milankovičovej teórie značne nesprávne, kedy aj on sám považoval za dôležitejšiu letnú insoláciu a pracoval s údajmi pre šesťdesiatu piatu rovnobežku severnej zemepisnej šírky. Podľa tejto hypotézy, keďže v letnom polroku dochádza k najväčšiemu topeniu snehu a ľadu, nastáva zlom v rozpínavosti bielych plôch. Významnosti albeda bielych plôch snehu a ľadu a omeškanie klimatického chodu za zmenami v slnečnom žiarení sa začalo prikladať väčšieho dôrazu až v päťdesiatych rokoch minulého storočia. Dovtedy boli časové odchýlky rádovo v tisícoch rokov medzi zmenami Milankovičovich cyklov a klímy tŕňov v oku celej paleoklimatológie.
Obr. č.4: Znázornenie priebehu precesie zemskej osi (Precession), sklonu osi rotácie (obliquity), excentricity (Eccentricity), letného ožiarenia na 65° s.z.š.(Solar Forcing) a rekonštruovaných teplotných odchýlok oproti dnešku (Stages of Glaciation). Zdroj: Azimuthproject.org
Postupne sa prišlo k tomu, že rozšírenie snehovej pokrývky a zaľadnenia v zimnom období má na tepelnú bilanciu Zeme značne väčší vplyv ako počas letných mesiacov. Severná pologuľa sa považuje vzhľadom na pomer pevnín a oceánov za dôležitejšiu pologuľu pri regionálnych zmenách, ktoré vedú k prestavbe klimatického systému našej planéty. O zdôraznenie významu tepelnej reflexie snehu a ľadu na severnej pologuli spolu s akumulačnou schopnosťou oceánov pri tvorbe svetového podnebia sa svojimi prácami pričinil svetoznámy paleoklimatológ Jiří Kukla, narodený v Československu, ale pracujúci v Spojených štátoch amerických.
V jednoduchosti povedané, už len malé zmeny prísunu slnečnej energie počas zimy vedú k badateľným posunom hranice snehovej pokrývky na severnej pologuli. Prípadný tepelný zisk je akumulovaný v oceánoch, no pri dlhodobo klesajúcom trende ožiarenia, expanziou snehu a ľadu dochádza k obrovským stratám prijatého tepla. Naďalej však prebieha doznievanie vplyvu teplejších oceánov s rastúcim obsahom vodnej pary v ovzduší. Už prvotnými impulzmi však bola spustená lavínová reakcia, ktorá povedie k novej dobe ľadovej.
V ďalšom článku zaoberajúcim sa touto problematickou si priblížime dôsledky astronomických zmien na Zemi.
Zdroje:
Saltzman, B. 2002. Dynamical Paleoclimatology: Generalized Theory of Global Climate Change. San Diego: Academic Press, 2002. 354 s.
Elias, Scott A. 2007. Encyclopedia of quaternary science. Vol. 3. Amsterdam: Elsevier, 2007. 3365 s.
COMET Program, Nature.com, Azimuthproject.org
-
Najčítanejšie články
Diskusia k článku
-
Archív článkov
- 2024
- 2023
- 2022
- 2021
- 2020
- 2019
- 2018
- 2017
- 2016
- 2015
- 2014
- 2013
- 2012
Veľkú noc poznačí EXPANZIA TEPLA - hrozí 25 °C!
Z domova / 23.03.2024
Je sobota (23. 03. 2024). Sme týždeň pred Veľkou nocou - pod Veľkou nocou rozumejme Zelený...
Dva dni s mrazmi sú už nezvratné...
Z domova / 17.03.2024
Je nedeľa (17. 03. 2024). Stáva sa pravidelne, resp. takmer každoročne, že abnormálne teplé...