Klimatické změny v kvartéru

Transkript

1 Klimatické změny v kvartéru

2 Klima je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím charakter a změny přírodního prostředí Klima se definuje jako střední fyzikální stav klimatického systému, který se skládá z atmosféry, hydrosféry (moře a oceány), kryosféry (ledovce a ledovcová pole), lithosféry (zemské kůry) a biosféry (rostliny a živočichové), které jsou těsně provázány. Proto je klima určeno souborem časově zprůměrovaných veličin, které popisují strukturu a chování různých částí klimatického systému a jejich vzájemných korelací. Podnebí neboli klima je dlouhodobý stav počasí, podmíněný energetickou bilancí, cirkulací atmosféry, charakterem aktivního povrchu a dnes i člověkem.

3 Kvartér 2,6 mil. let

4

5 Hlavní příčiny kvartérních klimatických změn

6 Dlouhodobé změny klimatu Terestrické příčiny poloha kontinentů vůči pólu změny v uspořádání kontinentů orogeneze (zvětšování nadmořské výšky částí kontinentů)

7 250 teorie kontinentálního driftu, teorie litosférických desek

8

9

10 Střednědobé změny klimatu A) Terestrické příčiny krátkodobé změny rychlosti rozpínání středo- oceánských hřbetů B) Extraterestrické příčiny variace v množství přijímané sluneční energie v důsledku změn v pohybu Země kolem Slunce (Milankovičovy cykly)

11 Změny v přísunu sluneční energie Milankovichovy cykly Excentricita změna oběžné dráhy Země kolem Slunce Sklon zemské osy změna v rozmezí 21,8 24,4 o mění pozice polárních kruhů a obratníků Precese zemské osy perihelion aphelion místo největší vzdálenosti Země od Slunce (Joseph Adhemar, James Croll)

12

13

14

15 sprašová série s půdními komplexy okraj Priobskova plata, podhůří Altaje, Rusko (foto Daniel Nývlt)

16 paleomagnetické epochy základní klimatická křivka

17 Krátkodobé změny klimatu A) Terestrické příčiny vulkanické erupce B) Extraterestrické příčiny změny v množství vyzařované sluneční energie (sluneční cykly)

18

19 Mount Pinatubo Filipíny, 90 km sz. od Manily exploze 15. června největší vulkanická erupce ve 2. polovině 20. století obyvatel evakuováno 3-5 km 3 vulkanického popela a 20 mil. tun SO 2 vyvrženo do atmosféry globální ochlazení klimatu o 0,3 C, chladné léto roku 1992

20 Glaciály a interglaciály Stadiály a interstadiály

21 Předposlední interglaciál EEM BP

22 Změny v izotopovém poměru 18 O/ 16 O v ledovcovém vrtu GRIP ve dvousetletém intervalu za posledních 100kya spolu s odhadem změn teplot.

23

24 Doby ledové - světová potopa (už od antiky) diluvium - až od poloviny 19.stol. první teorie o severském kontinentálním Zalednění (Reinhadt Bernandi) - L. Agassis doba ledová - A. Penck E. Brückner ( ) 4 doby ledové - od 50. lét 20. stol. - hlubokomořské vrty (C. Emiliani) a sprašové uloženiny - v 80. letech se potvrdila platonst Milankovichových cyklů - dnes: ca. 50 chladných klimatických výkyvů a 50 teplých klimatických výkyvů

25 KLIMA V HOLOCÉNU

26 EEM interglaciál ka BP (WÜRM) glaciál ,6 ka BP Starší Dryas stadiál Bølling interstadiál 15,4-13,9 ka cal. BP Střední Dryas stadiál 13,9-13,6 ka cal. BP Alerød interstadiál 13,6-13 ka cal. BP Mladší Dryas stadiál 12,9-11,5 ka cal.bp HOLOCEN interglaciál 11,6-0 ka cal. BP Preboreál 11,6-10 ka cal. BP Boreál 10-8,9 ka cal. BP Atlantik 8,9-6 (5,7) ka cal. BP Subboreál 6 (5,7) - 2,7 ka cal. BP Subatlantik 2,7 - dnes

27 současnost 1000 n.l. 0 před n.l. Biostratigrafické členění MLADŠÍ SUBATLANTIK STARŠÍ SUBATLANTIK Archeologické periody NOVOVĚK VRCHOLNÝ STŘEDOVĚK RANÝ STŘEDOVĚK DOBA STĚHOVÁNÍ NÁRODŮ DOBA ŘÍMSKÁ DOBA ŽELEZNÁ SUBBOREÁL DOBA BRONZOVÁ 3000 Epiatlantik 4000 ENEOLIT 5000 ATLANTIK NEOLIT BOREÁL MEZOLIT 9000 holocén pleistocén PREBOREÁL

28 Vegetační členění holocénu Konec glaciálu - Preboreál lesotundra - keřové formy břízy,borovice, osiky tajga vůdčí dřeviny: borovice, stromová bříza, osika dále: vrba, jeřáb, jalovec, vřesovcovité, brusnicovité, mokřadní vegetace oteplení Boreál - obohacení druhové skladby lesa teplo, sucho? vůdčí dřeviny: dub, jilm, lípa, javor, líska, formují se lužní lesy a smíšené doubravy Atlantik maximum smíšených doubrav, buk teplo, vlhko? Subboreál - expanze jedle ústup jilmu, dubu, javoru, jasanu a lísky chladněji,výkyvy? Starší Subatlantik - jedle, buk, smrk, habr jako dnes Mladší Subatlantik - ústup lesa, pionýrské náletové dřeviny

29 Ca BP Ca BP Ca BP

30

31 tundra step otevřený les (bříza, boreální konifery) les

32 polární poušť step - tundra lesnatá step suchá step polopoušť

33 tundra otevřené lesní formace uzavřený boreální les lesnatá step temperátní les step mediteránní les

34

35 Základní klimatický parametr: klima má regionální charakter! Klimatický režim České republiky Mírný podnebný pás, přechod atlantického a kontinentálního klimatického režimu A = (L + Z) : 365 L, Z - trvání léta a zimy (počet dnů) A - jakou část roku (365 dní) trvají hlavní klimatické sezony (a tím i jakou část roku trvají ty přechodné, tj. zbytek do 365). "A" nabývá hodnot v intervalu od (skoro) nuly v extrémně oceánickém klimatu do (skoro) jedné v extrémně kontinentálním klimatu. Přirozený předěl mezi oběma činí 0,5 a právě tato hodnota se vyskytuje na území České republiky.

36 Climate regime of the Czech Republic oceanic continental Climate characterization: favourable Davis B.A.S.et al. 2003: The temperature of Europe during the Holocene reconstructed from pollen data

37 European climate database calbp calbp datum od datum do teplota srážky jinak kde zdroj poznamka AD,okolo podstatné oteplení Northern High latitude Briffa 2000 tree rings AD,okolo sucho střední Evropa Jager2002 jezera BP ochlazení zvlhčení Bělorusko Kalicki 2006 zvýšená aktivita řek AD 1625AD chladněji a/nebo vlhčeji JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al klimatické zhoršení rakouské Alpy Schmidt et al horské jezero calBP chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny AD 1000AD oteplování medieval warming Gunn AD? studené zimy a nízké hladiny moře Gunn AD relativně teplo střední Evropa Tinner et al ústup ledovců AD 1100AD teplo sucho severozápadní Evropa Berglund AD 1000AD tepleji Grónsko, GRIP Tinner et al oxygen isotope chladno vlhko zvýšení hladiny středoevropská jezera Magny AD 1000AD chladnější Cechy Bodri-Čermák 1997 hlubinné vrty ca 800 chladno Gunn 2000 multiproxy calBP chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny AD globální změna globálně Gunn 2000 crop failure Eurasie, Afrika suššeji lake Jues, středových.německo Voigt 2006 sedimenty, algae, diatomy AD 545AD chladno obobí redukovaného růstu stromů Baillie 1995, /541AD nejhorší calBP rapidní ochlazení severozápadní Evropa Berglund 2003 tree rings, povrchové teploty AD sucho střední Evropa Jager2002 jezera 1550 po 425 AD zvlhčení Německo Schmidt-Gruhle 2003 rüstová homogenita AD 250AD sucho Německo Schmidt-Gruhle 2003 rüstová homogenita AD teplá fáze Cechy Bodri-Čermák 1997 hlubinné vrty AD 400AD tepleji Grónsko, GRIP Tinner et al oxygen isotope vlhko tree trunk deposition Německo, Lahn Zolitschka et al AD 890AD oteplení amelioration JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al vlhko lake Jues, středových.německo Voigt 2006 sedimenty, algae, diatomy calbp chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny calBP vlhčeji Irsko Turney et. al klimatické zhoršení rakouské Alpy Schmidt et al horské jezero AD 536AD ochlazování atmosférické ochlazování Gunn chladno vlhko zvýšení hladiny středoevropská jezera Magny AD 180AD teplo římské optimum globálně Gunn 2000 komplexní systém s atmosfericko AD vlhká fáze Německo Schmidt-Gruhle 2003 rüstová homogenita calBP kolem tepleji teplejší perioda severní Evropa Seppa et al sdružená pylová spektra ze sev BC 100AD teplo Grónsko, GRIP Tinner et al oxygen isotope BP 1800BP chladněji vlhčí podmínky zhoršení Skotsko Macklin et. al soubor proxy BC sucho střední Evropa Jager2002 jezera BP 1800 BP ochlazení zvlhčení střední Evropa od Rýna na V Kalicki 2006 zvýšená aktivita řek BC nejužší letokruh Irsko Baillie 2002 irská dubová křivka chladněji vlhčeji nepravidelná léta lake Jues, středových.německo Voigt 2006 sedimenty, algae, diatomy BC vlhko nejvyšší hladiny alpských jezer Švýcarsko, sev. Itálie McEnaney balBC zhoršení JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al BC nejužší letokruh Irsko Baillie 2002 irská dubová křivka BC 450BC teplo Grónsko, GRIP Tinner et al oxygen isotope BC 450 teplo v Tinner 2005 již teplo a sucho střední Evropa Tinner et al ústup ledovců calBP vlhčeji Irsko Turney et. al BC 180BC žádná depozice Main Spurk et al calBP chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny BC expanze alpských ledovců Švýcarsko Menotti cal BC zhoršení JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al chladno vlhko zvýšení hladiny středoevropská jezera Magny chladněji vlhčeji vysoká hladina jezer východní Francie Magny-Peyron et a lake levels chladnější vlhčí Zolitschka et al jezerní sedimenty chladno maxima zalednění Zolitschka et al ledovce "teplo" cal BP "chladno" 900 A 1000 NH 1100 G 1150 CZ CE CE 1200 L GE JU 1400 NW 1500 EN CE NW 1550 GE A 1600 JU GE CR GE GR 1700 CE NW IR GL GE ST 2000 GR CE GE 2150 JU CH 2350 EN GR CE 2500 CE 2600 L ST 2650 GE IR 2700 JU CE CH NE 2750 CH CE 2800 FR A GL NW 2850 CH EA CH NW 3050 GE CE JU GB 3200 IR CH 3250 CE EN 3300 NH L 3350 CE GR IT 3400 EN GE ST 3450 CH 3500 NW CH IT EN CH KO 3850 CH 3900 CE 3950 CE GR FR 4000 CH W 4100 C AL IR 4150 E A GE 4400 NW JU 4500 NW CH IR 4800 CE 4850 FR L 4900 CH 5000 FR IR 5100 NH FR CE CH A 5400 L SW CH NW 5450 CE IR GE JU SW 5650 S GR FR 5800 DE 5900 NW NW CE CH GE 6100 L IR GE A 6600 GE GE 6950 GE GE 7250 W ME 7300 IR 7350 GE CE 7400 L CZ 7500 CZ SW ST CH IR GE 8050 GE S 8100 CE E 8200 L NW NE GR 8250 NH 8300 CE E 8600 ME GE IR GE 9300 CE 9400 L 9500 GE CH SW CR S CE L GE CR CH

38

39 A Paleoclimatology Workbook: High Resolution, Side-Specific, Macrophysical Climate Modeling Edited by: Reid A. Bryson and Katherine McEnanney DeWall 2007

40

41 Teplotní výkyvy v době poledové ve střední Evropě. Podle: Sommer (ed.) 2006, 54

42 Linear pottery culture

43 Stroke Ware culture

44 Proto - Eneolithic

45 Early Eneolithic

46 Cham culture Middle Eneolithic

47 Corded Ware culture indvidual finds

48 Bell Beaker culture

49 Late Bronze Age

50 soils

51 1400, , ,00 800,00 600,00 400,00 Black soils Luvisols 200,00 0,00

52 growing season t > 10 o C for days, p < 580 mm t > 10 o C for days, p > 580 mm

53 changing regime of a year march of precipitation around 5500 cal BP

54 Mean Annual Temp (C) 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-1,0 Prague ,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 Annual Precip (mm) Annual Mean Temp cal BP Prague Annual Precip or Evap mm Annual Evaporation (mm) Annual Precipitation (mm) cal BP

55 Potential evapotranspiration

56 základní literatura Dreslerová, D. 2010: Klima v holocénu a možnosti jeho poznání. Živá archeologie REA 11/2010, Jan Bouzek, 2005: Klimatické změny ve středoevropském pravěku. Archeologické rozhledy LVII,3, Jaromír Beneš, 2005: Klimatické změny a environmentální archeologie: poznámky k článku Jana Bouzka. AR LVII,3, Dagmar Dreslerová, 2005: Klima v pravěku mýtus a skutečnost. Několik poznámek k článku Jana Bouzka. AR LVII,3,

57 Hlavní zdroje proxy dat pro paleoklimatickou rekonstrukci 1. glaciologické (ledovcové vrty) změny v teplotě (poměr 18 O a 16 O) v množství sněhu, množství transportovaného prachu z nižších zem. šířek, spad vulkanického popílku, obsah plynů ve vzduchových bublinách a variace v solární aktivitě GISP 2, GRIP (Grónsko), VOSTOK, EPICA (Antarktida) 730 kya DOME 2. geologické A. mořské (hlubokomořské vrty) - poměr izotopů 18 O a 16 O vázaných v CaCO 2 ve schránkách Foraminafer žijících v hlubokých vodách - plankton a benthos - druhy žijící na povrchu informace o povrchových teplotách - chemické sraženiny, jemné jíly připlavené řekami a tajícími ledovci - eolický prach, sopečný popílek

58 atmosféra kryosféra hydrosféra ledovcové vrty hlubokomořské vrty klima

59 B. terestrické (suchozemské) a) ledovcové usazeniny a stopy ledovcové eroze b) periglaciální útvary c) mořská pobřeží d) eolické usazeniny (spraš a písek) e) jezerní sedimenty f) eroze říčních údolí g) pedologie (reliktní půdy) h) krápníky (speleothems; stáří a složení stabilních izotopů) 3. biologické a) letokruhy (šířka, hustota, stabilní izotopy) b) pyl (typ, kvantita), fytolity c) rostlinné makrozbytky (stáří a distribuce) d) hmyz (hlavně brouci a pakomáři) e) živočišné makrozbytky f) malakofauna g) koráli h) rozsivky, mikroskopičtí korýši a ostatní mikroorganismy v mořských a jezerních sedimentech 4. historické a) archeologie b) psané záznamy

60