Klimatické změny v kvartéru

Klimatické změny v kvartéru

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.

Kvartér 2,6 mil. let

Hlavní příčiny kvartérních klimatických změn

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

250 teorie kontinentálního driftu, teorie litosférických desek

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)

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)

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

paleomagnetické epochy základní klimatická křivka

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

Mount Pinatubo Filipíny, 90 km sz. od Manily exploze 15. června 1991 - největší vulkanická erupce ve 2. polovině 20. století 200 000 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

Glaciály a interglaciály Stadiály a interstadiály

Předposlední interglaciál EEM 128000-112 000 BP

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

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 (1901-1909) 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

KLIMA V HOLOCÉNU

EEM interglaciál 128-112 ka BP (WÜRM) glaciál 112-11,6 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

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 1000 2000 SUBBOREÁL DOBA BRONZOVÁ 3000 Epiatlantik 4000 ENEOLIT 5000 ATLANTIK NEOLIT 6000 7000 8000 BOREÁL MEZOLIT 9000 holocén pleistocén PREBOREÁL

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

Ca. 18 000 BP Ca. 14000-13000 BP Ca. 8500-5000 BP 1931-1970

tundra step otevřený les (bříza, boreální konifery) les

polární poušť step - tundra lesnatá step suchá step polopoušť

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

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.

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

European climate database calbp calbp datum od datum do teplota srážky jinak kde zdroj poznamka 1000 1000AD,okolo podstatné oteplení Northern High latitude Briffa 2000 tree rings 1000 1000AD,okolo sucho střední Evropa Jager2002 jezera 1000 1000 BP ochlazení zvlhčení Bělorusko Kalicki 2006 zvýšená aktivita řek 1100 400 890AD 1625AD chladněji a/nebo vlhčeji JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al. 2008 1100 900 klimatické zhoršení rakouské Alpy Schmidt et al. 2002 horské jezero 1100 1100calBP chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny 1200 1000 800AD 1000AD oteplování medieval warming Gunn 2000 1200 800AD? studené zimy a nízké hladiny moře Gunn 2000 1200 750AD relativně teplo střední Evropa Tinner et al. 2003 ústup ledovců 1300 900 700AD 1100AD teplo sucho severozápadní Evropa Berglund 2003 1300 1000 700AD 1000AD tepleji Grónsko, GRIP Tinner et al. 2003 oxygen isotope 1300 1100 chladno vlhko zvýšení hladiny středoevropská jezera Magny 2004 1300 700AD 1000AD chladnější Cechy Bodri-Čermák 1997 hlubinné vrty 1400 1200 536 ca 800 chladno Gunn 2000 multiproxy 1400 1400calBP chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny 1400 536 AD globální změna globálně Gunn 2000 crop failure Eurasie, Afrika 1500 1240 suššeji lake Jues, středových.německo Voigt 2006 sedimenty, algae, diatomy 1500 536AD 545AD chladno obobí redukovaného růstu stromů Baillie 1995, 71 540/541AD nejhorší 1500 1500calBP rapidní ochlazení severozápadní Evropa Berglund 2003 tree rings, povrchové teploty 1500 500AD sucho střední Evropa Jager2002 jezera 1550 po 425 AD zvlhčení Německo Schmidt-Gruhle 2003 rüstová homogenita 1600 1750 420AD 250AD sucho Německo Schmidt-Gruhle 2003 rüstová homogenita 1600 400AD teplá fáze Cechy Bodri-Čermák 1997 hlubinné vrty 1600 350AD 400AD tepleji Grónsko, GRIP Tinner et al. 2003 oxygen isotope 1650 1350 vlhko tree trunk deposition Německo, Lahn Zolitschka et al. 2003 1700 1300 330AD 890AD oteplení amelioration JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al. 2008 1700 1500 vlhko lake Jues, středových.německo Voigt 2006 sedimenty, algae, diatomy 1700 1700 calbp chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny 1700 1700calBP vlhčeji Irsko Turney et. al. 2006 1800 1400 klimatické zhoršení rakouské Alpy Schmidt et al. 2002 horské jezero 1800 1500 180AD 536AD ochlazování atmosférické ochlazování Gunn 2000 1800 1700 chladno vlhko zvýšení hladiny středoevropská jezera Magny 2004 2000 1800 1AD 180AD teplo římské optimum globálně Gunn 2000 komplexní systém s atmosfericko 2000 1800 0 200 AD vlhká fáze Německo Schmidt-Gruhle 2003 rüstová homogenita 2000 2000calBP kolem tepleji teplejší perioda severní Evropa Seppa et al. 2009 sdružená pylová spektra ze sev. 2050 1900 50BC 100AD teplo Grónsko, GRIP Tinner et al. 2003 oxygen isotope 2100 1800 2100BP 1800BP chladněji vlhčí podmínky zhoršení Skotsko Macklin et. al. 2000 soubor proxy 2100 1900 0BC sucho střední Evropa Jager2002 jezera 2200 1800 2200BP 1800 BP ochlazení zvlhčení střední Evropa od Rýna na V Kalicki 2006 zvýšená aktivita řek 2200 207BC nejužší letokruh Irsko Baillie 2002 irská dubová křivka 2300 2070 chladněji vlhčeji nepravidelná léta lake Jues, středových.německo Voigt 2006 sedimenty, algae, diatomy 2300 300BC vlhko nejvyšší hladiny alpských jezer Švýcarsko, sev. Itálie McEnaney 2007 2350 350balBC zhoršení JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al. 2008 2430 430BC nejužší letokruh Irsko Baillie 2002 irská dubová křivka 2650 2450 650BC 450BC teplo Grónsko, GRIP Tinner et al. 2003 oxygen isotope 2650 2450 650BC 450 teplo v Tinner 2005 již teplo a sucho střední Evropa Tinner et al. 2003 ústup ledovců 2650 2650calBP vlhčeji Irsko Turney et. al. 2006 2700 2180 700BC 180BC žádná depozice Main Spurk et al. 2002 2700 2700calBP chladno vlhko severozápadní Evropa Barber-Charman 2003 rašeliny 2700 700BC expanze alpských ledovců Švýcarsko Menotti 2001 2745 745cal BC zhoršení JZ Anglie, Dartmoor Amesbury et.al. 2008 2750 2350 chladno vlhko zvýšení hladiny středoevropská jezera Magny 2004 2750 2350 chladněji vlhčeji vysoká hladina jezer východní Francie Magny-Peyron et a. 2009 lake levels 2750 2650 chladnější vlhčí Zolitschka et al. 2003 jezerní sedimenty 2750 2650 chladno maxima zalednění Zolitschka et al. 2003 ledovce "teplo" cal BP "chladno" 900 A 1000 NH 1100 G 1150 CZ CE CE 1200 L 1250 1300 1350 GE JU 1400 NW 1500 EN CE NW 1550 GE A 1600 JU GE CR GE GR 1700 CE NW IR 1800 1900 GL GE ST 2000 GR CE 2050 2100 GE 2150 JU 2200 2300 CH 2350 EN 2400 2450 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 2900 3000 CH NW 3050 GE CE JU 3100 3150 GB 3200 IR CH 3250 CE EN 3300 NH L 3350 CE GR IT 3400 EN GE ST 3450 CH 3500 NW 3550 3600 CH IT 3700 3800 EN CH KO 3850 CH 3900 CE 3950 CE GR FR 4000 CH W 4100 C AL IR 4150 E A 4200 4250 4300 GE 4400 NW JU 4500 NW CH 4600 4700 IR 4800 CE 4850 FR L 4900 CH 5000 FR IR 5100 NH 5200 5250 5300 FR CE CH A 5400 L SW CH NW 5450 CE IR 5500 5550 5600 GE JU SW 5650 S 5700 5750 GR FR 5800 DE 5900 NW NW 5950 6000 CE CH GE 6100 L 6150 6200 IR GE 6300 6400 6500 A 6600 GE 6700 6800 6900 GE 6950 GE 7000 7100 7200 GE 7250 W ME 7300 IR 7350 GE CE 7400 L CZ 7500 CZ SW 7550 7600 ST 7700 7800 7900 8000 CH IR GE 8050 GE S 8100 CE E 8200 L NW NE GR 8250 NH 8300 CE 8350 8400 8500 E 8600 ME 8700 8800 GE 8900 9000 IR 9100 9150 9200 GE 9300 CE 9400 L 9500 GE 9550 9600 9700 CH 9800 9900 SW 10000 CR S 10100 CE 10200 L 10250 10300 GE 10400 10450 10500 CR 10600 CH 10700 10800 10900 11000

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

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

Linear pottery culture

Stroke Ware culture

Proto - Eneolithic

Early Eneolithic

Cham culture Middle Eneolithic

Corded Ware culture indvidual finds

Bell Beaker culture

Late Bronze Age

soils

1400,00 1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 Black soils Luvisols 200,00 0,00

growing season t > 10 o C for 160-170 days, p < 580 mm t > 10 o C for 160-170 days, p > 580 mm

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

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 -8000-7900 -7800-7700 -7600-7500 -7400-7300 -7200-7100 -7000-6900 -6800-6700 -6600-6500 -6400-6300 -6200-6100 -6000-5900 -5800-5700 -5600-5500 -5400-5300 -5200-5100 -5000-4900 -4800-4700 -4600-4500 -4400-4300 -4200-4100 -4000-3900 -3800-3700 -3600-3500 -3400-3300 -3200-3100 -3000 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 Annual Precip (mm) Annual Mean Temp cal BP Prague 800 750 Annual Precip or Evap mm 700 650 600 550 500 450 400 350 300-8000 -7900-7800 -7700-7600 -7500-7400 -7300-7200 -7100-7000 -6900-6800 -6700-6600 -6500-6400 -6300-6200 -6100-6000 -5900-5800 -5700-5600 -5500-5400 -5300-5200 -5100-5000 -4900-4800 -4700-4600 -4500-4400 -4300-4200 -4100-4000 -3900-3800 -3700-3600 -3500-3400 -3300-3200 -3100-3000 Annual Evaporation (mm) Annual Precipitation (mm) cal BP

Potential evapotranspiration

základní literatura Dreslerová, D. 2010: Klima v holocénu a možnosti jeho poznání. Živá archeologie REA 11/2010, 18-21. Jan Bouzek, 2005: Klimatické změny ve středoevropském pravěku. Archeologické rozhledy LVII,3, 493-528 Jaromír Beneš, 2005: Klimatické změny a environmentální archeologie: poznámky k článku Jana Bouzka. AR LVII,3, 529-533. Dagmar Dreslerová, 2005: Klima v pravěku mýtus a skutečnost. Několik poznámek k článku Jana Bouzka. AR LVII,3, 534-548.

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

atmosféra kryosféra hydrosféra ledovcové vrty hlubokomořské vrty klima

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