Przyczyny zmian klimatu na przestrzeni tysiącleci

Radykalna zmienność klimatu zachodzi na przestrzeni stuleci i tysiącleci, dlatego z punktu widzenia człowieka jest ona w stanie powodować daleko idące zmiany. Oparte na modelach klimatycznych i badaniach paleoklimatycznych hipotezy pokazują, że cyrkulacja Oceanu Atlantyckiego może odgrywać kluczową rolę w określaniu skali i charakteru poważnych anomalii klimatycznych na całej planecie. Z powodu ograniczonej liczby danych paleoklimatycznych wysokiej rozdzielczości z wcześniejszych okresów, obserwacje te w dużej mierze ograniczają się do ostatniego cyklu zlodowaceń.

Dzięki finansowanemu ze środków UE projektowi MILLEVARIABILI (Origin and character of millennial-scale climate variability in the North Atlantic during different climate boundary conditions of the Pleistocene) poszerzyliśmy swoją wiedzę na temat zmienności klimatu na przestrzeni tysiącleci poza granicę ostatniego cyklu zlodowaceń, aż do tzw. przemiany średniego plejstocenu. Jeżeli chcemy zrozumieć mechanizmy i interakcje zachodzące między odrębnymi elementami systemu klimatycznego, musimy też rozumieć wrażliwość systemu ziemskiego na różne siły oraz zbadać okresy charakteryzujące się rozmaitymi kombinacjami skrajnych warunków klimatycznych. Wykorzystując długie, ciągłe i szczegółowe sekwencje osadów z okresu plejstocenu pozyskane z Północnego Atlantyku podczas ekspedycji Integrated Ocean Drilling Program Expedition 306, naukowcy podjęli wielokierunkowe badania zmian zachodzących na przestrzeni tysiącleci w warunkach panujących na powierzchni morza i na dużych głębokościach, w dynamice termohalinowej cyrkulacji głębokomorskiej oraz w interakcjach pomiędzy pokrywą lodową a oceanem. W trakcie badań skupiono się na osadach naniesionych w okresie od około 925 000 do 600 000 lat temu.

Głównym odkryciem był fakt, że zmiany w geometrii orbity Ziemi oraz ich wpływ na roczną wartość insolacji są prawdopodobnym czynnikiem decydującym o zmienności klimatu na przestrzeni tysiącleci. W szczególności, okres występowania nagłych zmian klimatu oraz skala wahań na przestrzeni tysiącleci są mocno powiązane z orbitalną insolacją w aspekcie ich częstotliwości i modulacji amplitudy. Mechanizm związany ze zmianami precesji na niskich szerokościach geograficznych, ulegających adwekcji do wyższych szerokości geograficznych za sprawą procesów tropikalnych konwekcji, może odpowiadać za taką reakcję, co uwidoczniło, że regiony położone na niższych szerokościach geograficznych odgrywają kluczową rolę w reakcji systemu klimatycznego na zmiany orbitalne. W szerszej perspektywie, wyniki sugerują, że zmiany mierzone na podstawie zamiennych wskaźników są dublowane w cyklach najprawdopodobniej regulowanych zmianami orbitalnymi, co sugeruje, że system klimatyczny jest w dużej mierze układem zrozumiałym i deterministycznym, co jest uwarunkowane zarówno zmianami orbitalnymi, jak i danymi historycznymi.

Odkrycie, że zmiany klimatu mają charakter cykliczny, odciśnie głębokie piętno na obecnym stanie wiedzy naukowej w tej dziedzinie. Zwiększając ich stan wiedzy, projekt MILLEVARIABILI będzie miał długofalowy wpływ na naukowców i decydentów.