Dane historyczne

1. Dane historyczne • zapiski dotyczące zbiorów, ceny zbóż • daty zakwitania (np. wiśni w Japonii znane od ponad 1000 lat) • warunki żeglugi (góry lodowe wokół Islandii) • daty zamarzania jezior (Japonia) • zapiski dotyczące pogody w starych kronikach kościelnych (kalendarzach) • malarstwo jaskiniowe • cechy charakterystyczne budowli • opisy pogody

2. DOKUMENTY HISTORYCZNE

3. ceny zbóż C. Pfister, R. Brazdil (2006)

4. Brazdil i in., 2005

5. Na ścianie tego domu w Wertheim, w Niemczech istnieją ślady 24 zdarzeń wysokiej wody spowodowanej powodziami na Tauber i Renie Pfister

6. Pfister

7. Dziennik pogody Jan z Kunowic, 1538, Czechy

8. Dziennik pogody Marcina Biema

10. potencjalne źródła informacji o temperaturze sprzed 1800 roku Jones, Osborn and Briffa (2001) Science

11. Potencjalne źródła informacji o wilgotności sprzed 1800 roku

14. Klimat do roku 1900

15. Klimat w okresie przed czwartorzędem (wcześniej niż 2.6 mln lat) był w większości cieplejszy od dzisiejszego i stężenie CO2 w atmosferze było wyższe. Badamy co się wówczas działo, żeby móc sobie wyobrazić jak może zmienić się klimat w przyszłości. Należy podkreślić, że życie biologiczne było kompletnie odmienne od dzisiejszego. Dane z rdzeni lodowych pozwalają ocenić klimat do 1 mln lat wstecz. Pewne jakościowe oceny klimatu sięgają 65 mln lat wstecz, ale wykorzystują inne dane pośrednie. Co dokładnie wiemy o związkach temperatury ze stężeniem CO2 ? Istnieją cztery główne typy danych pośrednich z okresu przed czwartorzędem, pozwalające określić stężenie CO2 (Jasper i Hayes, 1990;Royer i in., 2001; Royer, 2003). Dwa z nich wykorzystują fakt, że biologiczne szczątki w glebie i na dnie oceanu mają inny skład izotopowy (tlen) niż występuje w atmosferze. (Cerling,1991; Freeman i Hayes, 1992; Yapp iPoths, 1992;Paganii in.,2005). Trzeci typ to skład izotopowy boru (Pearson i Palmer, 2000), czwarty wykorzystuje związek między wielkością aparatów szparkowych liści a zawartością CO2 w atmosferze (McElwaini Chaloner, 1995;Royer, 2003).

16. Górny rysunek Zawartość CO2 w atmosferze i zlodowacenie kontynentów w ciągu ostatnich 400 Ma. Pionowe granatowe słupki pokazują zasięg lodu (za Crowleyem,1998). Dane o zawartości CO2 prezentują dane z czterech typów danych pośrednich (Royer, 2006 zawiera szczegóły kompilacji). Zaznaczono prawdopodobne przedziały zawartości CO2 oszacowane za pomocą modelu GEOCARB III (Berner i Kothavala, 2001). IPCC, 4th Report, 2007

17. środkowy rysunek Kompilacja danych o izotopie 18O w osadach oceanicznyc z 40 Deep Sea Drilling Program and Ocean Drilling Program sites (Zachos i in., 2001) Temperatura odczytana na podstawie zawartości 18O zakłąda, że ocean jest wolny od lodu (–1.0‰ Standard Mean Ocean Water) i może mieć zastosowanie do okresu wcześniejszego niż 35 mln lat temu (potem założenie nie jest prawdziwe, bo rozpoczęło się trwające do dziś zlodzenie Antarktydy. Po wczesnym oligocenie większość zmienności (~70%) w serii 18O wynika ze zmian powierzchni zlodzonej (Antarktydy i półkuli północnej) (niebieskie poziome paski: Hambrey i in., 1991; Wise i in., 1991; Ehrmann i Mackensen, 1992). IPCC, 4th Report, 2007

18. Dolny rysunek Seria CO2 w okresie ostatnich 65 Ma. Pojedyncze dane o CO2 i ich błędy zaznaczono kolorami w zależności od metody analizy , gdy to było możliwe wykorzystano różne typy danych pośrednich. (Royer, 2006 szczegółowo opisuje wykorzystane dane). błąd oszacowania czasu jest rzędu ±1 Myr. Błąd oszacowania CO2 zmienia znacznie w zależności od typu danych pośrednich i właściwości gleby. Pokazano też możliwe zawartości CO2 oszacowane przy pomocy trzech modeli geochemicznych obiegu węgla. IPCC, 4th Report, 2007

19. Jak pokazano na dolnym wykresie, zakres możliwych stężeń CO2 jest bardzo szeroki, wartości są generalnie większe niż w okresie zlodowaceń i okresie interglacjałów (łącznie z tzw. okresem przedindustrialnym). Uważa się, że zmiany CO2 w długiej skali czasu zależą od przebiegu procesów tektonicznych (m.in., aktywności wulkanicznej, wietrzenia krzemianów itp.) Ruddiman, 1997. Rekonstrukcje temperatury, takie jak pokazano na środkowym wykresie otrzymana na podstawie izotopów tlenu, stosunku zawartości magnezu do wapnia w okrzemkach i alkenonów. Wskaźnika i obecności lodu kontynentalnego na Ziemi, pokazują, że Ziemia przez większą część swojego istnienia była wolna od lodu. Ekspansja zlodowacenia antarktycznego rozpoczęła się około 35 - 40 Ma i była po części odpowiedzią na spadek zawartości CO2 po maksimum w okresie kredy (~100 Ma) (DeConto i Pollard, 2003). Związki temperatury i CO2 mogą być badane we wcześniejszej przeszłości (górny wykres) wskazując na przykład na ciepłą erę mezozoiczną (230–65 Ma) z wysoką zawartością CO2 i fakt, że zlodowacenie około 300 Ma koincydowało ze względnie niską zawartości CO2.

20. Okrzemki (Foraminifera), produkują skorupki, które zazwyczaj mają jedną lub kilka komór. Są zbudowane z węglanu wapnia (CaCO3). Rozpoznano około 275000 gatunków żyjących obecnie lub kopalnych. Zwykle mają rozmiary mniejsze od 1, ale bywają też większe sięgające nawet 19 cm.

21. Alkenonysą bardzo trwałymi związkami organicznymi produkowanymi przez fitoplankton rzędu Prymnesiophyceae. Kokolitofory, np.Emiliania Huxleyi, reagują na zmiany temperatury wody przez zmianę produkcji długich łańcuchów nienasyconych alkenonów. W wyższych temperaturach wytwarzanych jest więcej cząsteczek z nienasyconymi podwójnymi wiązaniami niż z potrójnymi [Prahl i Wakeham]. Cząsteczki są trwałe mogą być zachowane w osadach nawet do 110 milionów lat. Temperatura otoczenia może być odtworzona na podstawie stowsunku nienasyconych alkenonów (C37-C39) zachowanych w osadach oceanicznych. Indeks nienasycenia [Brassell i in.]: UK′37=[C37:2]/[C37:2+ C37:3] Na jego podstawie można określić temperaturę [Prahl i Wakeham]: T (οC) = (UK′37 - 0.039) / 0.034

22. IPCC, 4th Report, 2007 Variations of deuterium (δD; black), a proxy for local temperature, and the atmospheric concentrations of the greenhouse gases CO2 (red), CH4 (blue), and nitrous oxide (N2O; green) derived from air trapped within ice cores from Antarctica and from recent atmospheric measurements (Petit et al., 1999; Indermühle et al., 2000; EPICA community members, 2004; Spahni et al., 2005; Siegenthaler et al., 2005a,b). The shading indicates the last interglacial warm periods. Interglacial periods also existed prior to 450ka, but these were apparently colder than the typical interglacials of the latest Quaternary. The length of the current interglacial is not unusual in the context of the last 650 kyr.The stack of 57 globally distributed benthic δ18O marine records (dark grey), a proxy for global ice volume fluctuations (Lisiecki and Raymo, 2005), is displayed for comparisonwith the ice core data. Downward trends in the benthic δ18O curve reflect increasing ice volumes on land. Note that the shaded vertical bars are based on the ice core agemodel (EPICA community members, 2004), and that the marine record is plotted on its original time scale based on tuning to the orbital parameters (Lisiecki and Raymo, 2005).The stars and labels indicate atmospheric concentrations at year 2000.

23. Sekwencja zlodowaceń i interglacjałów może być odtworzona na podstawie danych • rdzeni lodowych (EPICA, 2004) obejmujących ostatnie 740 ka , • osadów z głębokiego oceanu (Lisiecki i Raymo, 2005) kilka mln lat, • lessu (Ding i in., 2002) kilka mln. lat. • Najlepiej udokumentowane są zmiany w okresie ubiegłych 450 ka. Cechuje je 100-letni cykl o bardzo wyraźnej amplitudzie • Mniejsza część (20% średnio) każdego cyklu Ziemia spędza w okresie ciepłym, zwykle jest to 10-30 tys. lat. • Istnieją przesłanki, że w okresie 430 - 740ka cykle zlodowaceń były dłuższe, ale też chłodniejsze niż w okresach zlodowaceń typowych dla końca czwartorzędu (EPICA, 2004).Holocen, ostatni z interglacjałów trwa do dziś. IPCC, 4th Report, 2007

24. Dane z rdzeni lodowych wskazują, że stężenie gazów szklarniowych zmieniało się zgodnie z temperaturą antarktyczną w cyklach glacjalno-interglacjalnych, sugerując związek między stężeniem gazów szklarniowych a temperaturą. Zmiany CO2 w ciągu ubiegłych 420 kyr naśladowało temperaturę antarktyczną, z opóźnieniem kilkusetletnim (Mudelsee,2001). Ciąg wymuszeń klimatycznych i reakcji podczas deglacjacji (przejścia od pełnego zlodowacenia do interglacjału) jest dobrze udokumentowany. Dane z rdzeni lodowych o dużej rozdzielczości i CO2 podczas deglacjacji wskazuje, ze zmiany temperatury rozpoczynały się na kilkaset lat przed zmianami CO2 (Monnin i in., 2001; Caillon i in., 2003). Podczas ostatniej deglacjacji, i prawdopodobnie również trzech poprzednich początek ocieplenia na obu półkulach poprzedzał o kilkaset lat sygnał wzrostu poziomu morza – skutek topnienia lodu (Petit i in., 1999; Shackleton, 2000; Pépin i in., 2001). IPCC, 4th Report, 2007

26. (A) Eustatyczna historia poziomu morza w okresie ostatniej deglacjacji według Waelbroeck i in. (2002). Ciągła czarna linia – średnia estymacji i szare pole - błąd oszacowania. Linia czerwona wynik modelu ICE-5G(VM2) (B) Dopasowanie wyniku modelu (linia czerwona) ICE-5G(VM2) do danych odtworzonych na podstawie analizy korali wokół wyspy Barbados na Morzu Karaibskim (Fairbanks, 1989; Peltieri Fairbanks, 2006) w okresie ostatnich 32 tys. lat. Współczesna eustatyczna linia poziomu morza w tym modelu jest pokazana jako przerywana linia brązowa. pomiary według korali pokazano na niebiesko ( z zakresem błędu). kolorowe krzyżyki pochodzą z rekonstrukcji Lambeckai Chappella (2001) zBarbados , Tahiti, Huon, Zatoki Bonapartei szelfu Sunda. IPCC, 4th Report, 2007

27. Młodszy dryas Pod koniec ostatniego zlodowacenia klimat najpierw ocieplił się, a potem powtórnie ochłodził na około 1000 lat Młodszy dryas

28. młodszy dryas Młodszy dryas, to okres 12900 – 11500 lat temu, w którym po okresie intensywnego wzrostu temperatury, na półkuli północnej nastąpił powrót do warunków glacjalnych. Każde z tych przejść trwało krótko, rzędu kilkunastu lat. Analiza izotopów azotu i argonu w grenlandzkich rdzeniach lodowych wskazuje, że w czasie ochłodzenia młodszego dryasu na Grenlandii panowała temperatura o około 15 °C niższa od dzisiejszej. Analiza chrząszczy kopalnych coleopteranw Wielkiej Brytanii sugeruje, że średnia roczna temperatura spadła do około -5 °C i na nizinach przeważały warunki peryglacjalne, a na wyżynach i w górach odbudował się lądolód.

29. Możliwa przyczyna młodszego dryasu tworzenie północno-atlantyckiej wody głębinowej –

30. cyrkulacja termohalinowa

32. Czy młodszy dryas był spowodowany zatrzymaniem cyrkulacji termohalinowej?

33. kiedy lądolód laurentyński cofał się wytopniona woda spływała rzeką Mississipi, aż udało jej się przedrzeć do rzeki św. Wawrzyńca • Do Północnego Atlantyku w krótkim czasie wlała się olbrzymia ilość słodkiej wody • cyrkulacja termohalinowa zatrzymała się na ~1000 lat

34. Dodatnie sprzężenie zwrotne • Brak słonej wody – brak downwellingu • brak downwellingu – mniejszy doływ ciepłej wody z • chłodniejsza woda – chłodniejsze powietrze • cłodniejsze powietrze – niższa temperatura • silniejsza produkcja lodu morskiego • powrót lodowca • wzrost albedo • mniej ciepła w systemie klimatycznym, co wzmacnia ochłodzenie

35. http://www.falw.vu/~renh/YD-worldmap.JPG

36. Zmiany klimatu pod koniec epoki lodowcowej Burroughs, Climate Change, 2001

37. Burroughs, Climate Change, 2001

38. Zmiany klimatu w okresie historycznym

39. zmiany klimatu w holocenie

40. zmiany klim atu w holocenie

42. Mała epoka lodowa • ~1450 - 1900 A.D. • Regionalna (globalna?) ekspansja lodowców górskich • ochłodzenie o kilka dziesiątych stopnia C • północno-zachodnia Europa, Zach. St. Zj. , Ameryka Pd. • najlepsze wytłumaczenie przyczyn – wzrost wulkanizmu – spadek ilości promieniowania słonecznego • Minimum Maundera

43. Średniowieczne Ocieplenie i Mała Epoka Lodowa to najwyraźniejsze wahnięcia klimatu w ostatnim tysiącleciu

44. Średniowieczne ocieplenie – Średniowieczne Optimum Klimatyczne • Chociaż nie ma dowodów na gwałtowną zmianę klimatu pewne wskazówki sugerują, że klimat północnej Europy ocieplił się w IX i X wieku: • Ekspansja ekonomiczna i przesunięcie działalności rolniczej na północ, • Uprawa zbóż w Norwegii poza dzisiejszą północną granicą, • Plony uzyskiwano w Wielkiej Brytanii na terenach położonych wyżej niż dzisiaj sięga strefa ekonomicznych upraw, • Kolonizacja Islandii i Grenlandii przez Wikingów • Dowody dendrologiczne wskazują, że w latach 870 – 1100 w północnej Fennoskandii było cieplej niż obecnie, a na Grenlandii okres ciepły trwał od około 600 roku do XIV wieku.

45. Eryk Rudobrody był wikingiem. Urodził sie około 950 w Norwegii. Jego ojciec został skazany na banicję za zabicie człowieka. W 982 Eryk Rudobrody został skazany na banicję na Islandii, również za zabicie człowieka. Powędrował na Grenlandię. Po trzech latach powrócił na Islandię by z grupą kolonistów wrócić na Grenlandię w 986. Wraz z nim popłynęło 400-500 osadników na 14 statkach.

47. Farma w Sand (zachodnia osada) To zdarzyło się na Grenlandii...ponieważ wszystko co przewieziono tam z innych krajów było kosztowne, ponieważ kraj ten leży daleko od innych i ludzie rzadko podróżują tam. Każda rzecz, która była potrzebna, musiała być przywieziona z innego kraju, zarówno żelazo, jak i drewno z którego budowano domy. Ludzie eksportowali stamtąd kozie skóry, skóry wielorybie, i tran...który pochodzi z ryb zwanych rekinami Ludzie mieszkający tam są chrześcijanami i maja kościoły oraz.... (King's Mirror, XIII w Norwegia)

48. Kościół Hvalsey, Grenlandia Łągodny klimat trwał ktrótko, około ~ AD1200 rosnacy chłód uczynił życie niemożliwym i po kilku latach statki z dostawami towarów nie mogły już dotrzeć na Grenlandię z powodu lodu morskiego. Około 1350, opuszczono osach w południowo-zachodniej Grenlandii W 1408 w kościele Hvalsey odbył się ślub. Był to nie tylko ostatni obrządek w Hvalsey, ale także ostatni pisemny ślad obecności Wikingów http://explorenorth.com/library/weekly/aa121799.htm