Obserwacje instrumentalne

Wykorzystanie danych pomiarowych i obserwacyjnych dotyczących różnych elementów meteorologicznych należy do podstawowych metod badania zmian klimatuklimatklimatu. Analizowane są wieloletnie ciągi danych obserwacyjnych (przede wszystkim temperatury i opadów atmosferycznych) z wykorzystaniem zaawansowanych modeli matematyczno‑statystycznych. Aktualnie dysponujemy bardzo bogatymi zasobami danych z całego świata. Metoda wykorzystująca dane empiryczne umożliwia analizę zmian klimatu pod wieloma względami (temperatury, wilgotności, opadów), a uzyskiwane wyniki są najdokładniejsze. Posiada ona jednak duże ograniczenie związane z dostępnością danych historycznych. Regularne obserwacje meteorologiczne prowadzone są na świecie dopiero od XVIII wieku. Dlatego informacje o kształtowaniu się warunków klimatycznych we wcześniejszych wiekach musimy pozyskiwać innymi metodami. Najczęściej owe metody dostarczają nam danych pośrednich. Informacje te wymagają odpowiedniej analizy i opracowania, aby mogły zostać wykorzystane do odtworzenia serii danych paleoklimatycznychpaleoklimatologiapaleoklimatycznych.

Badania dendrologiczne

Jedną z metod, która pozwala nam odtworzyć dawne warunki klimatyczne, są badania dendrologiczne. W metodzie tej analizie podlegają słoje drzew. Ich przyrost uzależniony jest bowiem w dużym stopniu od uwarunkowań meteorologicznych (temperatury, opadów atmosferycznych). Wiedza odnośnie do charakterystyki przyrostu kolejnych słojów pozwala specjalistom na przybliżoną rekonstrukcję średnich temperatur powietrza. W przypadku niektórych gatunków drzew, zwłaszcza tych szczególnie wrażliwych na opady, możliwe jest także określenie lat suchych i wilgotnych. W latach suchych słoje drzew są bowiem wyraźnie węższe.

Koralowce a zmiany klimatu

Podobnie jak pnie drzew, corocznemu wzrostowi podlegają struktury wapienne koralowców. Ich badanie polega na analizie przyrastających warstw węglanu wapnia. Ponieważ miejscem bytowania koralowców są oceany, jednym z czynników ich rozwoju jest temperatura wody. Badając poszczególne warstwy koralowców, dowiadujemy się, w jakiej temperaturze wody następował ich wzrost. Dzięki temu pośrednio uzyskujemy także informację o temperaturze powietrza i jej wahaniach na przestrzeni wielu lat. Dodatkowo prowadzone są także analizy stosunku izotopu tlenu Indeks górny 18¹⁸O i Indeks górny 16¹⁶O w poszczególnych warstwach węglanu wapnia. Dzięki tym badaniom uzyskujemy informacje o temperaturze wody w czasie rozwoju koralowców.

RAVx5FqnTl0pI

Na zdjęciu znajduje się z bliska fragment rafy koralowej. Koralowce mają różne kształty i kolory - niektóre przypominają kształtem kalafiora lub brokuł, inne mały wyschnięty krzak o gęsto rosnących gałęziach. Kolory, w jakich występują koralowce, o zielony, beżowy, fioletowy, żółty. Przed koralowcami pływa kilka niedużych fioletowych ryb o żółtych płetwach.

Czy wiesz, że…

Stosunek izotopów tlenu Indeks górny 18¹⁸O/Indeks górny 16¹⁶O należy do głównych elementów wykorzystywanych w badaniu zmian klimatu. W jaki sposób? Okazuje się, że ilość lżejszego z wymienionych izotopów (Indeks górny 16¹⁶O) jest większa w wodzie morskiej w okresach cieplejszych, a mniejsza w okresach chłodniejszych – izotop Indeks górny 16¹⁶O jest zatrzymywany w wiecznych śniegach i lodowcach. Dlatego też w okresach chłodniejszych wzrasta udział izotopu Indeks górny 18¹⁸O zarówno w osadach dennych, jak i w wodzie morskiej. Możesz to prześledzić na zamieszczonym poniżej rysunku.

RCRTxXpN1dXNu

Na schemacie znajduje się tabela w której zestawiono zmienne wpływające na klimatosrtatygrafię. Tabela jest podzielona na 4 kolumny. Pierwsze 3 kolumny opisano literami A,B i C, ostatnia to podział na plejstocen przedglacjalny i glacjalny. W kolumnie o oznaczeni A przedstawiono magntostratygrafię plejstocenu. Skały o podobnych właściwościach magnetycznych powstawały od początku plejstocenu do 2,5 mln lat temu, od 1,95 mln do 1,79 mln lat temu, od 1,07 do 0,99 mln lat temu, oraz powstają od 0,78 mln lat temu i proces ten ciągle trwa, z małymi przerwami w 0,42 mln i 0,12 mln lat temu. Kolumna B prezentuje krzywą zmian izotopu tlenu w plejstocenie. Od początku trwania plejstocenu, w części plejstocenu przedglacjalnego amplitudy występowania izotopu tlenu były o połowe mniejsze w porównaniu do plejstocenu glacjalnego. Kolumna C wyróżnia interglacjały z zapisem pełnej sekwencji zmian roślinności i klimatu, kolumna ta jest silnie skorelowana z podziałem na plejstocen glacjalny i przedglacjalny. W plejstocenie glacjalnym który trwa od 0,9 mln lat wyróżnia się od najstarszego następujące interglacjały: augustowski, koziego grzbietu, ferdynandowski, mazowiecki i eemski.

Geologiczny zapis klimatu Ziemi

Klimat dawnych okresów geologicznych może być badany wieloma metodami. Należy jednak pamiętać, że w zapisach geologicznych procesy długotrwałe (jak np. powolne zmiany klimatu) najczęściej zaznaczają się bardzo słabo. Przeciwieństwem są procesy krótkotrwałe, ale o dużym natężeniu (np. nagłe ochłodzenie klimatu i spadek temperatury o kilka stopni). Geolodzy, badając skały zlokalizowane w różnych obszarach naszej planety, są w stanie odtworzyć warunki klimatyczne, jakie panowały na Ziemi miliony lat temu. Dobrym przykładem są skały osadowe, których skład granulometryczny jest zależny od środowiska sedymentacji, a tym samym – od warunków klimatycznych. Podobna zależność zachodzi w przypadku składu mineralnego czy też chemizmu skał. Dodatkowym źródłem informacji są szczątki organiczne roślin i zwierząt, które zachowały się w skałach. Pozwalają one pośrednio poznać warunki życia, jakie w owym czasie panowały na Ziemi. Bardzo ważnym źródłem wiedzy geologicznej o zmianach klimatycznych są osady głębokomorskie. Znajdujący się w nich materiał biogeniczny pozwala na określenie wielu zmiennych związanych z funkcjonowaniem ekosystemu oceanicznego. Dotyczy to zwłaszcza temperatury wody i jej cyrkulacji, a także produktywności i zawartości składników odżywczych w wyższych partiach oceanu. W badaniach osadów głębokomorskich wykorzystuje się także zależność pomiędzy udziałem izotopów Indeks górny 18¹⁸O/ Indeks górny 16¹⁶O. Ponadto analizowana jest w nich także zawartość CaCOIndeks dolny 3₃. Zmniejszenie zawartości CaCOIndeks dolny 3₃ wiąże się z ochłodzeniem klimatu.

Badanie rdzeni lodowych

Badanie rdzeni lodowychrdzeń lodowyrdzeni lodowych dostarcza nam wielu informacji o minionym klimacie. Aktualna grubość lądolodów (dochodząca miejscami do kilku kilometrów) pozwala na odtworzenie warunków klimatycznych, jakie panowały na naszej planecie kilkaset tysięcy lat temu. Analiza rdzeni lodowych dostarcza informacji o zmianach temperatury powietrza, koncentracji gazów cieplarnianych, a także chemicznym składzie atmosfery.

Badania palinologiczne

W badaniu zmian klimatu swój udział ma także nauka zwana palinologią. Palinolodzy zajmują się badaniem pyłków i zarodników. Dzięki ich pracy jesteśmy w stanie poznać i odtworzyć historię roślinności danego obszaru. Wiedząc, jaka roślinność w określonym czasie porastała dany region, możemy pośrednio wnioskować o warunkach klimatycznych, jakie wówczas musiały panować. Jednym z głównych wyników prac palinologów są diagramy pyłkowe, które ilustrują udział określonych rodzajów roślinności.

R8DHEgiRJpRHp

Na diagramie palinologicznym z jeziora Miłkowskiego znajduje się procentowy udział przemian roślinności w kontekście danych o lokalnym osadnictwie. Wykres jest podzielny na dwie kolumny. Pierwsza z nich znajdująca się po lewej stronie diagramu to procentowy udział ilości pyłku odpowiadającego danej roślinie, w kolumnie po prawej stronie jest łacińska nazwa rośliny. Rośliny są podzielone na dwie grupy. AP- Drzewa i krzewy oraz NAP- zielne i krzewy. Procentowy udział poszczególnych roślin przedstawiono za pomocą wykresów liniowych. Wykresy od lewej przedstawiają również procentową zawartość rozłożoną w czasie. Na samym dole wykresów ułożonych jeden pod drugim są oznaczone okresy wzmożonego oddziaływania na rośliny. W osadach najwięcej pyłków pochodzi od roślin tworzących łąki i pastwiska, najmniej od roślin uprawnych.

Słownik