A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

Klimato svyravimai ir hidrosferos poky čiaiHidrologijos ir

klimatologijos katedra

Holocenas (gr. holos – visas, ceno – naujas) – geologinė epocha, prasidėjusi prieš maždaug 10-11 tūkstančių metų. Ši epocha tęsiasi iki šių dienų. Formali holoceno riba - paskutinio ledynmečio pabaiga.

Ankščiau holocenas kaip ir paleocenas buvo priskirtas kvartero periodui. Tačiau Tarptautinis Stratigrafijos komitetas naujausioje geologinėje laiko skalėje holoceną priskyrė neogeno periodui. Holoceno nuogulų storymė slūgso virš pleistoceno. Ji yra nestora, iki 10 metrų. Tai daugiausia limninės, aliuvinės, jūrinės, pelkinės kilmės nuosėdos, pasitaiko eolinių nuogulų.

Vėlyvajame ledynmetyje ir holocene susiformavo dabartiniai ežerai, upės, pelkės, dabartinius kontūrus įgavo Baltijos jūra, susidarė dirvožemiai ir dabartiniai landšaftai, įsikūrė ir išplito miškai, įvairūs gyvūnai ir žmogus.

Viurmo ledynme čio maks. faz ė(prieš 21 000 m.)

A A

Ekvatoriniai musonai

Zonin ė pernaša

Zonin ė pernašaTundra

Atmosferos cirkuliacija kvartero ledynme čių metu: • Anticiklonai Š. Amerikoje ir Eurazijoje; • poliarinis frontas pasislinkdavo arčiau

pusiaujo; • stipri zoninė pernaša (hiperzoninis

cirkuliacijos tipas); • subtropikuose pliuvialinė stadija; • tropikuose aridinė stadija (ekvatoriniai

musonai pasislinkdavo arčiau pusiaujo); • link pusiaujo pasislinkdavo (apie 5–8°)

visos cirkuliacinės, klimatinės ir landšaftinės zonos.

Atmosferos cirkuliacija kvartero tarpledynme čių metu: • poliarinis frontas pasislinkdavo tolyn nuo

pusiaujo; • subtropikuose aridinė stadija; • ekvatoriniai musonai pasislinkdavo tolyn

nuo pusiaujo; • link ašigalių pasislinkdavo visos

cirkuliacinės, klimatinės ir landšaftinės zonos.

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

Holoceno klimatas Europoje

Holoceno optimumas

Istorinio laikotarpio klimatinis optimumas

Mažasis ledynmetis

Jaunesnio driasoatšalimas

Tūkst. m.

T-r

os p

okyč

iai, °C

Paleoklimatin ės informacijos šaltiniai: 16O ir 18O santykis Grenlandijos lede ir nuosėdinėse uolienose; paleobotaniniai (polinologiniai, dendrologiniai, karpologiniai indikatoriai, makroliekanos) ir paleozoologiniai duomenys; archeologiniai duomenys; istoriniai šaltiniai.

T-ros kaitaGrenladijoje irAntarktidojeHolocene

(pagal 16O ir 18O santykį lede)

CO2 kaita

Temperatūros svyravimai Grenlandijoje ir Antarktidoje yra nesinchroniški (antifazėje). Manoma, kad dėl to mažai kkeitėsi vandenyno lygis. Atšilus klimatui Š. Pusrutulyje, P. Pusrutulyje atvėsdavo. Tokie nesinchroniški t-ros svyravimai manoma tęsėsi visą holoceną, todėl nei holoceno optimumo, nei istorinio laikotarpio klimatinio optimumo, nei Mažojo ledynmečio metu vandenyno lygis beveik nesikeitė.

Pleistoceno ir holoceno suskirstymo sistema, remiantis žiedadulki ų ir iškastin ės floros duomenimis

Vėlyvasis Paleolitas irankstyvasis –vidurinysis Mezolitas

Tundra, beržynaiTermokarstas

13000-10000

Preborealis

MezolitasPušynai/beržynai,mišrūs miškai,kyla vand. lygis

9000-7500Borealis

Neolitas and Bronzosamžius

Mišrūs, plačialapiaimiškaiKlimatinis optimumas

7500 -5000Atlantis

Bronzos amžius irGeležies amžius

Plinta spygliuočiaiAtšalimas, nuseko upės, ežerai

5000-3000Subborealis

Geležies amžiusEglė, alksnis, pušis, bukasPelkėjimas

Prasidėjo prieš 3000 m. iki dabar

Subatlantis

Archaeologiniaiperiodai

Lietuvoje vyravę augalai, klimato ir hidrologiniai

procesai

Laikotarpis(metai prieš)

Biostratigrafinissuskirstymas

Šią sistemą naudoja geologijos, klimatologijos, archeologijos, geografijos ir kiti specialistai. Išskiriamos devynios zonos, kurios charakterizuoja būdingas žiedadulkes. Pagal tam tikrą žiedadulkių santykį galima spręsti apie vyravusį klimatą, klimato pokyčių seką, o taip pat datuoti nuogulas. Pirmieji šią sistemą pasiūlė A. Blyttas (norv.) ir R. Sernanderis (šved.) XX a. pradžioje.

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

Holoceno klimatinio optimumo gamtinės zonos (prieš 6000 m.)

TundraTaigaMišrūs miškaiPlačialapiaiDykumos, pusdykumėsAtogrąžų miškai

Holoceno klimatinio optimumo metu t-ra buvo 1–2°C aukštesn ė už šiuolaikinį (ikipramonin į) lygį.

Europos vegetacijos zonos poledynmetyje (holocene)

Ledynas

Tundra Sausa stepė

Spygliučiųmiškai

Mišrieji miškai

Stepė

Viduržemio j. miškai

Tundra

Miškastepė

SpygliuočiaiMiškatundrė

Tundra

Arktinės dykumos

Stepė

http://www.esd.ornl.gov/projects/qen/nercEUROPE.html

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

Subborealio ir subatlan čio neoglacialai(pagal R. Feirbridž ą)

• Prieš 5300-4900 m.• Prieš 3400-3600 m.• Prieš 2400-3100 m. (geležies amžius)• Prieš 18000-2100 m.

V–VII a. klimatas panašus į dabartinį

VIII–XIII a. Vikingų epocha –Istorinio laikotarpio klimatinis optimumas(angl. mediaval climatic optimum)

Istorinio laikotarpio klimatinis optimumas (ILKO) įvairiuose regionuose galėjo tęstis nuo VIII/IX iki XII/XIV a.

Istorinio laikotarpio klimatinis optimumas VIII–XIII a.

• Š. Atlante vandens t-ra buvo ~1°Caukštesnė nei dabar.

• Š. Amerikoje Hadsono įl. raj. buvo sausringas laikotarpis.

• Globalioji ir Š.Atlanto-Europos sektoriaus t-ra svyravo nesinchroniškai.

• Prieš 1000 m. globalioji t-ra buvo ~0,03°Cžemesnė negu dabar.

1080-1200 m. žiemos Europoje buvo šiltesnės, o vasaros –sausringesnė. ILKO metu subtropikuose buvo sausringas laikotarpis (tuo metu, IX-X a., sunyko Majų civilizacija C. Amerikoje).

T-ros kaita Centrinėje Grenladijoje

Istorinio laikotarpio klimatinis optimumas

Vikingų pastatų (X-XII a.)liekanos Grenlandijoje

Tem

pera

tūra

, °C

Vikingai - skandinavų (normanų) kilmės jūrininkai - kariai, pirkliai ir plėšikai. Rytuose vikingai vadinti varangais, variagais. Labiausiai žinomi savo siaubiamaisiais žygiais Skandinavijos, Britų salų pakrantėse ir kitose Europos dalyse tarp VIII a. pabaigos ir XI a. Šis periodas Europos istorijoje vadinamas vikingų amžiumi. Tuo pačiu vikingai sukūrė ir platų prekybos tinklą bei apgyvendino kai kurias Grenlandijos, Islandijos, Airijos pakrantes.

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

Vikingų žygiai IX-X a.

Vikingų gyvenvietės

Kokios istorinio laikotarpio klimatinis optimumo priežastys?

• Stipri termochalinė vandenyno cirkuliacija →stipri NAO → šilumos advekcija į Europą.

• Susilpnėjo vulkanų veikla → skaidresnėatmosfera → stipresnė Saulės spinduliuotė.

• Hipotezė: lemiamas El Nino poveikis vandenyno ir atmosferos cirkuliacijai.

Kritulių kiekis Škotijoje, sausringumas Maroke ir žiemos NAO per 1000 metų

Science 3 April 2009:Vol. 324. no. 5923, pp. 78 – 80

Paveiksle: Žiemos kritulių kiekis Škotijoje, vasario-birželio palmerio susringumo indeksas Maroke ir apačioje žiemos NAO. Pilka spalva - neapibrėžties diapazonas. Visi duomenys pateikti normalizuotais nuokrypiais nuo 1049–1995 m. vidurkio. Pav. yra iš straipsnio: Persistent Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the Medieval Climate Anomaly. Valérie Trouet,1* Jan Esper,1,2 Nicholas E. Graham,3,4 Andy Baker,5 James D. Scourse,6 David C. Frank1. Science 3 April 2009:Vol. 324. no. 5923, pp. 78 – 80. Šiame straipsnyje pateikta naujų žinių apie ILKO priežastis, apie to laikotarpio klimato ypatybes Europoje ir kitur pasaulyje. Tyrėjai nustatė patikimą teigiamą ryšį tarp NAO ir Š. Atlanto-Europos sektoriaus t-ros. Įdomu tai, kad Škotijos ir Maroko kritulių kiekio svyravimai yra antifazėje. Tai rodo, jog ILKO metu galėjo būti smarkiai išaugęs slėgis Azorų rajone, kas ir nulėmė sausringumo padidėjimą P. Europoje ir Š. Afrikoje.

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

“Mažasis ledynmetis” (XIV-XIX a.)(angl. little ice age)

Š. P

usru

tulio

t-ro

s nu

okry

pis

nuo

1961

-199

0 m

. vid

urki

o, °

C

Pagal įvairius autorius, “Mažojo ledynmečio” metu Europoje ir Š. Atlante oro t-ra nukrito 1-3, Š. pusrutulyje - 0.5°C, o P. pusrutulyje – nepasikeitė (lyg. su IX-XIII a. t-ra). Dabartinė Š. Pusrutulio t-ra jau yra aukštesnė už ILKO t-rą apie 0,7°C, o už mažojo ledynmečio – apie 1°C. Paveiksle: Mėlyna kreivė – rekonstrukcija pagal medžių rieves, ledynų, koralų ir istorinius duomenis; raudona – instrumentiniai matavimai; juoda – slankieji 40 m. vidurkiai; pilka zona – standartinės paklaidos diapazonas.

Pagal IPCC, 2007.

Skandinavų skeletų liekanos Grenlandijoje

http://academic.emporia.edu/aberjame/ice/lec19/holocene.htm

Paveiksle: Skandinavų skeleto liekanos iš kapų prie Hvalsey bažnyčios Grenlandijoje. 18O reikšmes dantų emalyje parodė daug žemesnę t-rą Mažojo ledynmečio metu (Fricke ir kt., 1995). Nuotr. Preben Jensen.

Kodėl prasid ėjo “Mažasis ledynmetis”?

1. Sumažėjo Saulės aktyvumas;2. Aktyvi vulkanų veikla;3. Termochalinės cirkuliacijos pasikeitimai;4. Antropogeninės priežastys.

Šalta 1608 m. žiema OlandijojeA Scene On the Ice Hendrick Avercamp (1585-1634), The Netherlands

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

Vol

fo s

k.

konc

entr

acija

1. Saulės aktyvumas išreikštas

10Be ir Volfo skaičiumi

1460-1550 m. Špererio min.

1645-1715 m. Maunderio min.

Jų metu klimatas Europoje

buvo atvėsęs

Remiantis Volfo sk. ryšiais su 14C koncentracija medžių rievėse Saulės aktyvumo seka pratęsta 12 000 m. atgal, o pagal 10Be – kelis šimtus tūkst. metų atgal. Svarbiausi Saulės aktyvumo ciklai pagal Volfo sk.: 11 m., 22 m. (lemia Saulės magnetinio lauko poliškumas), 90 m., 160-170 m., 300 m., 600 m., 1500-2000 m.

Pastarųjų 2000 m. vulkanų aktyvumas(pagal Grenlandijos ledyno ir medžių rievių duomenis)

“Mažojo ledynmečio”pradžia

Skalės sudarytos remiantis ledynuose ir medžių rievėse randamais sieros junginių pėdsakais.

3. Termochalinės cirkuliacijos pasikeitimai pagal Dž. Bjerkneso teoriją

Iš pradžių dėl atvėsimo padidėjo Arkties ir Š. Atlanto leduotumas, susilpnėjo Golfo srovės Norvegų atšaka, Islandijos depresija suskilo į tris centrus, o Azorų maksimumas pasislinko į rytus ir sumažėjo. Toks atmosferos slėgio centrų būvis ir išsidėstymas buvo nepalankus Golfo srovei – ji daugiausiai sukosi Azorų rate. Toliau vėstant Š. Atlanto vandenims, ėmė stiprėti termochalinė cirkuliacija, šalti vandenys grimzdo gilyn, manoma ypač Bafino jūroje. Tai sustiprino vandenyno srovių sistemą Š. Atlante, šilti vandenys vėl ėmė plūsti į šiaurę – “mažasis ledynmetis” baigėsi.

A. Bukantis. Klimato svyravimai_6

4. Antropogeninės “Mažojo ledynmečio” priežastys(Ruddiman hipotezė)

• Juodojo maro metais (XIV a. vidur.) mirė 1/3 – 2/3 Europos gyventojų;

• Nusmuko žemės ūkis, dirbamų laukų vietą užėmėmiškai;

• Miškai iš atmosferos absorbavo daugiau CO2;• Nukrito oro t-ra.

Juodojo maro iliustracija, Toggenburg Bible (1411).

Plačiau apie holoceno klimatą skaitykite: M. Kabailienė (1990) Lietuvos holocenas, mokomoji knyga. Vilnius. A. Bukantis (1994). Lietuvos klimatas, vadovėlis. Vilnius. History of Greenland http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_Greenland