Proxy data

Proxy data jsou při studii historických průběhů klimatu – v tzv. paleoklimatologii[1] nepřímé údaje, umožňující vědcům rekonstruovat klimatické podmínky, které panovaly v minulosti Země. Spolehlivé moderní záznamy o klimatu začínají až v roce 1880, proxy data poskytují vědcům údaje k určení klimatických modelů. Příkladem zdrojů pro proxy dat jsou ledovcová jádra, letokruhy, fosilní pyl, zkušební vrty, korály, a mořské a jezerní usazeniny. Charakter depozice nebo rychlosti růstu materiálu byly ovlivněny klimatickými podmínkami v době, ve které se usazovaly nebo rostly. Také chemické stopy vytvořené klimatickými změnami, jako je množství jednotlivých izotopů, mohou být také použity pro proxy data. Některé proxy, jako například plynové bubliny uzavřené v ledu, umožňují zjišťovat složení dávné atmosféry, a dát tak svědectví o historickém kolísání složení zemské atmosféry.[2] Pro zajištění přesných výsledků je třeba srovnávat jednotlivé metody zjišťování proxy dat. Velmi důležitá je také přesná práce a přesně vedené záznamy.[3]

Historické rekonstrukce teplot z 10 různých studií (detaily v popisu obrázku)

Kombinací různých proxy dat lze získat rekonstrukce teplot před počátkem instrumentálních záznamů teplot a tyto rekonstrukce jsou důležité v diskusi o globálním oteplování. Distribuce proxy záznamů, stejně jako instrumentálních záznamů, je silně nerovnoměrné, mnohem více záznamů pochází ze severní polokoule.[4] Rekonstrukce teplot a dalších veličin z proxy dat jsou také předmětem sporů, které jsou kolem globálního oteplování, jako je například aféra se zcizenými daty Climategate a spory o tzv. hokejkový graf.

Druhy proxy dat
Geologické
  • Hlubokomořské sedimenty
    • organické sedimenty – poměr izotopů 18O a 16O v karbonátových schránkách organismů, četnost fosílií a jejich morfologické variace
    • anorganické sedimenty – mineralogické složení, rychlost sedimentace, přítomnost Heinrichových vrstev
  • Suchozemské prostředí
    • glaciální jevy – morény, kary, trogy, ledovcová striace
    • periglaciální jevy – mrazové klíny, polygonální půdy
    • eolické sedimenty – spraše, váté písky
    • jezerní sedimenty – mineralogické složení, pylová zrna, varvy
    • glacio-eustatické jevy – morfologie pobřeží
    • fosilní půdy
    • jeskynní karbonáty
Glaciologické
  • vrtná jádra ledovců – analýza prachu a vzduchových bublin v ledovcovém ledu
Biologické
Historické
  • psané záznamy – většinou zaznamenané extrémní počasí, výnosy ze sklizní

Datování proxy dat

Ledcová jádra

Vrtání
Příklad vrtného jádra z ledovce. Foto Lonnie Thompson, Byrd Polar Research Center

Ledovcová jádra jsou válcové vzorky získané z ledovcových vrstev v Grénsku, Antarktidě a Severní Americe[5][6] První pokusy k získání vzorků pochází z roku 1956 v rámci mezinárodního geofyzikálního roku. V roce 1968 se již dařilo z ledovce v Grónsku a na Byrdově stanici v Antarktidě získávat vzorky z hloubky 910 m o průměru 10 cm a délky 6,1 m. Každý další výzkumný tým metody vrtání ještě dále vylepšoval.[7]

Proxy

Přítomnost molekul vody s izotopy 16O a 18O v ledovcových jádrech umožňuje určovat dřívější teploty a akumulace sněhu.[5] Těžší izotop 18O kondenzuje, když teploty klesají a padá jako srážky, zatímco lehčí izotop 16O kondenzuje při ještě nižších teplotách. Výskyt izotopů 18O ve vysokých severních šířkách znamená teplejší období.[8] Voda v oceánech se skládá z běžné H216O, ss malým množstvím HD16O a H218O, kde D je deuterium, tedy vodík s extra neutronem. Standardně je poměr D a H 155,76×10−6 a 18O ku 16O 2005,2×10−6. Tyto poměry se mění v případě par a jejich kondenzace. Z rozdílných poměrů ve vrstvách ledovců lze, po zkalibrování, odvozovat historické teploty.[9]

Vzduchové bubliny, obsažené v ledovcových jádrech, jsou také důležité, protože obsahují skleníkové plyny, jako je oxid uhličitý a methan a můžeme tak určit složení atmosféry v minulosti.[5] Ovšem čas utvoření ledu a zachycení plynu v bublině se může lišit a proto je třeba používat korigované časové stupnice (pro Antarktidu například AICC2012). Pak teprve lze provést kauzální analýzu (protože korelace neimplikuje kauzalitu) a tak se ukazuje, že změny teplot v pravěku způsobují změny složení atmosféry, kdežto v současnosti více složení atmosféry kauzálně mění teplotu.[10]

V letech 1989–1992 probíhal v centrálním Grónsku evropský projekt, ve kterém byly získány ledovcová jádra z hloubky 700 m, které měly stáří 3 840 let a u hloubky 2 521 m vzorky staré 40 000 let a také z hloubky 3 029 m z podloží, které byly staré 200 000 let i více.[11] Byly ale získány i vzorky vzduchu stáří 650 000 let[5] či 800 tisíc let (EPICA Dome C). Proxy data pro teplotu moří byla získána i pro stáří stovek miliónů let.[12]

Letokruhy
Letokruhy v řezu stromu

Dendroklimatologie je věda, která určuje průběh klimatických změn v minulosti ze stromů (především z letokruhů). Letokruhy jsou širší, pokud jsou příznivé podmínky růstu, užší, pokud jsou podmínky obtížnější. Ukazuje se, že další vlastnosti letokruhů, jako je hustota dřeva (MXD), nám dává ještě přesnější data, než je pouhá šířka letokruhů. Pomocí letokruhů se povedlo vědcům rekonstruovat lokální klima na mnoha místech stovky až tisíce let do minulosti. Kombinací více studií letokruhů určují vědci nepřímo lokální i globální klima pro období posledních tisíci letech - např. ve zprávách IPCC.

Vrty

Teploty v různých hloubkách vrtů mohou být použity na získání teplotních proxy dat. S ohledem na to, že teplo proniká zemským povrchem velmi pomalu, série měření tepla v různých hloubkách vrtu, adjustovaná na stoupající teplo ze středu Země může ukázat časový záznam povrchových teplot zpět do historie několika století. Na všech kontinentech bylo provedeno cca 600 vrtů, které byly použity k rekonstrukci historických teplot.[13] Byly také prováděny obdobné výzkumy v ledovcích.[14]

Koráli

Také kroužky na skořápkách korálů jsou používány pro získávání paleoklimatologických informací, podobným způsobem, jako z letokruhů. Také zde se používají stabilní izotopy kyslíku ve skořápkách, při nižších teplotách využívají koráli více těžší izotopy, zatímco při vyšších teplotách využívají více běžný lehčí izotop. Také vyšší salinita je důvodem vyššího obsahu těžšího izotopu ve skořápkách.[15][16]

Pylová zrna

V sedimentech lze nalézt také pylová zrna. Pyl produkují rostliny ve velkých kvantech a je extrémně odolný. Z pylových zrn je možné identifikovat původní rostliny a tím odvodit výskyt určitého druhu rostlin v určitém období, podle toho, ve které historické vrstvě usazenin se pyl vyskytuje a tím získat informace o klimatických podmínkách v daném období. Množství pylových zrn nám dávají informace o tom, jaké počasí panovala v předešlých několika měsících, zatímco hustota pylových zrn přináší informaci o klimatických poměrech.[17] Studiem prehistorických pylových zrn se zabývá palynologie.

Jezerní a mořské sedimenty

Také v mořských a jezerních sedimentech zkoumají paleoklimatologové obsah izotopů v sedimentech. Také ve varvách (tenkých vrstvičkách sedimentu (lamina) usazených během jednoho roku v jezerech napájených tavnou vodou z ledovce; skládá se z písčitější části usazené v létě a tmavší, jílovité, usazené v zimním období)[18] lze nalézt cenné historické informace:

  • Letní teploty, které ukazují, jakým způsobem tály v tom roce ledovce
  • Množství sněhových srážek v zimě, podle hladiny disturbancí sedimentů během tání tohoto sněhu
  • Dešťové srážky[3]

Kritika proxy dat

Podobně jako v archeologii, kdy například starší nálezy jsou méně časté, může docházet k systematickému zkreslení dat.[19] U starších nálezů by mohlo dojít k podcenění hodnoty rychlosti změn teplot.[20] Také tak jako archeologické nálezy závisejí na místních podmínkách,[21] tak i proxy data mohou být lokálně ovlivněny. Radiokarbonová metoda datování zase například závisí na konstantnosti toku kosmického záření a koloběhu uhlíku. Dalším příkladem je tzv. problém divergence.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Proxy (Climate) na anglické Wikipedii.

  1. Bruckner, Monica. Paleoclimatology: How Can We Infer Past Climates? [online]. Dostupné online.
  2. STROM, Robert G. Hot house: global climate change and the human condition. [s.l.]: Copernicus Books, 2007. Dostupné online. ISBN 978-0-387-34179-8. S. 253. (anglicky)
  3. Climate Change 2001: 2.3.2.1 Palaeoclimate proxy indicators [online]. [cit. 2018-09-02]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-12-04.
  4. Borehole Temperatures Confirm Global Warming Pattern [online]. [cit. 2014-02-07]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-10-27.
  5. STROM, Robert. Hot House: Global climate change and the human condition. [s.l.]: Springer, 2007. S. 255 url = http://www.google.com/books?hl=cs&lr=&id=veEhR1dmEvAC&oi=fnd&pg=PR13&dq=hot+house&ots=1SWBAjlDHs&sig=GK1l58NJ3LUGoMrt6N4ecxdhmQs. (anglicky)
  6. Core Location Maps [online]. [cit. 2014-02-07]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-11-10.
  7. VARDIMAN, Larry. Ice Cores and the Age of the Earth. [s.l.]: Institute for Creation Research El Cajon, 1993. Dostupné online. S. 9-13. (anglicky)
  8. Paleoclimatology: the Oxygen Balance [online]. Dostupné online.
  9. Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years [online]. [cit. 2014-02-08]. Dostupné online. (anglicky)
  10. LIANG, X. San; GARCIA-GORRIZ, Elisa; COUGHLAN, Clare. On the causal structure between CO2 and global temperature. Scientific Reports. 2016-02-22, roč. 6, s. 21691. Dostupné online [cit. 2019-01-18]. ISSN 2045-2322. DOI 10.1038/srep21691. PMID 26900086. (anglicky)
  11. The GRIP Coring Effort [online]. Dostupné online.
  12. http://mysite.science.uottawa.ca/jveizer/isotope_data/ - Isotope Data - Jan Veizer
  13. POLLACK, Henry N., Huang, Shaopeng; Shen, Po-Yu. Temperature trends over the past five centuries reconstructed from borehole temperatures. Nature. 2000-02-17, roč. 403, čís. 6771, s. 756–758. DOI 10.1038/35001556.
  14. Boreholes in Glacial Ice: Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years. [s.l.]: Board on Atmospheric Sciences and Climate (BASC), National Academy of Science, 2006. Dostupné online. ISBN 978-0-309-10225-4. S. 81,82.
  15. Greer, L.; P. K. Swart (2002). "Decadal Scale Tropical Atlantic Sea Surface Temperature Indices as Recorded by a Modern Dominican Coral (1935-1996)". AGU Fall Meeting Abstracts 1: 0315. Retrieved on 2014-02-08.
  16. Coral Layers Good Proxy for Atlantic Climate Cycles [online]. [cit. 2014-02-08]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2010-03-16.
  17. BRADLEY, Raymond S., Philip D. Jones. Climate since AD 1500. www.osti.gov. 1992. Dostupné online [cit. 2014-02-08]. (anglicky)
  18. Jan Petránek. On line Geologická encyklopedie [online]. Dostupné online.
  19. http://phys.org/news/2016-02-unbiased-statistical-analysis-insect-fossil.html - Unbiased statistical analysis of insect fossil records finds diversity unchanged over the past 125 million years
  20. http://phys.org/news/2015-11-ancient-climate-underestimated.html - Rates of ancient climate change may be underestimated
  21. http://phys.org/news/2016-02-fossil.html - Fossil record disappears at different rates, study finds

Další literatura
  • Borehole Temperatures Confirm Global Warming Pattern [online]. 2001-02-27 [cit. 2014-02-07]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-10-27.
  • "Coral Layers Good Proxy for Atlantic Climate Cycles." Earth Observatory. Webmaster: Paul Przyborski. 7 Dec. 2002. 2 Nov. 2009. Dostupné online Archivováno 16. 3. 2010 na Wayback Machine
  • "Core Location Maps." National Ice Core Laboratory. 9 Apr. 2009. 23 Nov. 2009. Dostupné online
  • "Dendrochronology." Merriam-Webster Online Dictionary. Merriam-Webster Online. 2009. 2 Oct. 2009. Dostupné online
  • Environmental News Network staff. "Borehole temperatures confirm global warming." CNN.com. 17 Feb. 2000. 7 Oct. 2009. Dostupné online Archivováno 29. 10. 2009 na Wayback Machine
  • "The GRIP Coring Effort." NCDC. 26 Sept. 2009. Dostupné online
  • "Growth ring." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Online. 2009. 23 Oct. 2009. Dostupné online
  • HUANG, Shaopeng, Henry N. Pollack, Po-Yu Shen. Temperature trends over the past five centuries reconstructed from borehole temperatures. Nature. 2000, s. 756–758. Dostupné online [cit. 2014-02-08]. (anglicky)
  • "Objectives - Kola Superdeep Borehole (KSDB) - IGCP 408: ‘Rocks and Minerals at Great Depths and on the Surface.’" International Continental Scientific Drilling Program. 18 July 2006. 6 Oct. 2009. Dostupné online
  • Paul Przyborski. Paleoclimatology: the Oxygen Balance." Earth Observatory. [online]. 2009-11-24. Dostupné online.
  • SCHWEINGRUBER, Fritz Hans. Tree rings-basics and applications of dendrochronology.. [s.l.]: D. Reidel Publishing Company, 1988. Dostupné online. S. 2, 47-48, 54, 256-257. (anglicky)
  • WOLFF, E. W. History of the atmosphere from ice cores. nora.nerc.ac.uk. 2000, s. 147-177. Dostupné online [cit. 2014-02-08]. (anglicky)

Externí odkazy
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.