Proxy (klimat)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Globalna temperatura w okresie ostatnich 2 tys. lat, oszacowana przy użyciu różnych metod proxy
Słoje drzew używane są do oszacowań klimatycznych

Proxy klimatyczne – dane, na podstawie których można pośrednio (aproksymanta) wnioskować o innych wielkościach klimatycznych.

Przykładami proxy klimatycznego są oszacowania średniej temperatury na podstawie szerokości słoi drzew[1][2], stężenia dwutlenku węgla w pęcherzach powietrza zawartych w rdzeniach lodowych albo stosunku izotopów tlenu 18O/16O w tych rdzeniach[3][4][5].

Elementy historii badań[edytuj | edytuj kod]

Pośrednie dowody zmian klimatu w przeszłości Ziemi były obserwowane od dawna, co znajduje wyraz np. w starych mitach o potopie, znanych na wszystkich kontynentach. Zainteresowanie starożytnych i późniejszych filozofów budziły skamieniałości organizmów, znanych i nieznanych. Były opisywane przez Arystotelesa, Ksenofanesa, Marcjalisa i wielu innych (zob. historia paleontologii). Informacje o dawnym klimacie i roślinności mogły pochodzić m.in. z obserwacji brył węgla kamiennego – produktu pogrążeniowego metamorfizmu torfu lub lignitu[6] (zob. tropikalny klimat i flora karbonu). Był on wykorzystywany w Chinach od ok. II w. p.n.e..

Za twórcę współczesnej paleontologii jest uznawany Georges-Louis Leclerc (autor m.in. książki Histoire naturelle, générale et particulière contenant les époques de la nature, 1778[7]). Na przełomie XIX i XX w. Johannes H.F. Umbgrove (autor znanej książki „Tętno Ziemi”) stworzył podstawy geologii dynamicznej, paleontologii i stratygrafii. W tymże czasie opracowano teorie cykli Milankovicia, cykli oceanicznych Fischera, tektoniki płyt Wegenera (zob. wędrówka kontynentów, cykl superkontynentalny) i in. Pojawiła się możliwość stosowania nowych technik pomiarów (np. datowania izotopowego i wiekowej kalibracji tabeli stratygraficznej). Stały się dostępne metody analizy dużych zbiorów danych (zob. statystyka matematyczna, teoria prawdopodobieństwa), umożliwiające opracowywanie modeli ziemskiego klimatu.

W latach 70. XX w. potwierdzono zgodność pośrednich danych, dotyczących klimatu Ziemi w fanerozoiku, z teorią Milankovicia[8]. Równocześnie z potwierdzeniem teorii została potwierdzona użyteczność danych proxy, uzyskiwanych np. w czasie badań rdzeni lodowych, pobieranych m.in. na antarktycznych stacjach Wostok, Concordia, Kohnen (zob. program EPICA) oraz w północnej i centralnej Grenlandii[9].

W czasie datowania zdarzeń z przeszłości Ziemi (zob. źródła danych, leżących u podstaw teorii Fischera)[a] stosuje się różnorodne metody izotopowe. Polegają na wykorzystaniu izotopów:

Jednym z przykładów jest datowanie radiowęglowe. Mierzona proporcja zawartości izotopu 14C do całej ilości węgla w próbce zależy od czasu, który upłynął od chwili budowy organizmu (np. pobierania CO2 do fotosyntezy) do chwili badania jego szczątków lub szczątków pochodzących z niego materiałów (np. drewno, skóra). Takie postępowanie jest użyteczne w przypadku próbek o wieku < 40 tys. lat (maks. 60–70 tys. lat)[10].
  • trwałych, np. takich, których stosunek w próbkach charakteryzuje warunki w czasach historycznych, np.:
– wyższe wartości stosunku 13C/12C lub wskaźnika δ13C[b] w próbkach osadów dennych oznaczają, że powstawały one w okresie pogrzebania dużych ilości materii organicznej, bez utlenienia do CO2 (do obiegu wraca mniej 12C, preferowanego przez rośliny morskie)[11]
– wyższe wartości stosunku 18O/16O lub wskaźnika δ18O w próbkach z rdzenia lodowego oznaczają, że powstawały w okresie postępującego zlodowacenia. Z powierzchni łatwiej odparowuje woda z 16O. Jeżeli warunki sprawiają, że jest zatrzymywana (np. w lodzie na powierzchni), rośnie głębinowy wskaźnik δ18[b] w wodzie/lodzie lub skamieniałościach zamieszkujących ją organizmów (np. muszle małży tj. rudysty, węglanowe skorupki otwornic w planktonie i bentosie[3][12][13][14].

Wyniki izotopowych badań rdzeni lodowych, osadów oceanicznych i innych próbek są gromadzone od ponad 50 lat[15][16][1][2][5]. W 2013 roku opublikowano m.in. wyniki pomiarów, wykonanych na Ziemi Baffina, które uznano za pierwszy bezpośredni dowod, że temperatury na obszarze północno-wschodniej Kanady są wyższe, niż w najcieplejszym okresie we wczesnym holocenie (9–5 tys. lat temu); Gifford Miller i wsp. stwierdzili, że nie mają one precedensu w ostatnich 120 tysiącach lat. Ostrzegają, że trwające topnienie lodu Ziemi Baffina nie zatrzyma się nawet wówczas, gdy zostanie zahamowane współczesne ocieplanie klimatu[17][18].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

  1. Za miarę aktywności słonecznej uważa się wartości stężenia izotopu 10Be, bardzo dobrze skorelowane z liczbą plam na Słońcu[20] (zob. też cykliczność aktywności Słońca, diagram Hertzsprunga-Russella i ciąg główny, przyszłość Ziemi, Układu Słonecznego i Wszechświata).
  2. a b Wskaźniki δ13C i δ18O wyznacza się określając nadwyżkę/niedobór rzadziej występującego izotopu i porównując tę wartość z określoną dla próbki standardowej[13]. W 2007 roku opublikowano udoskonaloną metodę określania wieku skamieniałości. Polega na oznaczaniu zawartości związanych ze sobą rzadkich izotopów tlenu i węgla. Ponieważ tworzeniu wiązań między 18O i 13C w skamieniałościach (muszle, koralowce) sprzyjają niskie temperatury, istnieje możliwość oszacowania temperatury wody morskiej, w której żyły organizmy (wiązanie 13C-18O jako „paleotermometr”. Badania potwierdziły istnienie silnego sprzężenia między wartościami temperatury i stężeniami CO2[19]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b Roland Werner. The online 18O/16O analysis: development and application. „Isotopes Environ Health Stud.”. 39 (2), s. 85–104, 2003 Jun (ang.). 
  2. a b Matthias Saurer. The influence of climate on the oxygen isotopes in tree rings. „Isotopes Environ Health Stud.”. 38 (2), s. 105-112, 2003 Jun. DOI: 10.1080/1025601031000108633 (ang.). 
  3. a b Stanley 2002 ↓, s. 330-333.
  4. van Andel 1997 ↓, s. 58-60, 72-73.
  5. a b Holli Riebeek: Paleoclimatology, the Oxygen Balance. W: Earth Observatory NASA [on-line]. May 6, 2005. [dostęp 2019-03-20].
  6. Stanley 2002 ↓, s. 64–65.
  7. Buffon, Georges Louis Leclerc, comte de, 1707-1788: Histoire naturelle, générale et particulière contenant les époques de la nature. A Paris: De l'Imprimerie royale, 1778. (The Epochs of Nature 2018, 9780226395432)
  8. J.D. Hays, John Imbrie, N.J. Shackleton. Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages For 500,000 years, major climatic changes have followed variations in obliquity and precession. „Science”. 194 (4270), s. 1121–1132, 10 December 1976. American Association for the Advancement of Science. ISSN 0036-8075 (ang.). 
  9. K.K. Andersen, N. Azuma, Barnola, J.M., M. Bigler, P. Biscaye i wsp. (North Greenland Ice Core Project members). High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. „Nature”. 431 (7005), s. 147–151, 09 September 2004. DOI: 10.1038/nature02805. ISSN 0028-0836 (ang.).  Kurt M. Cuffey, Palaeoclimate; Into an ice age s 133–134
  10. van Andel 1997 ↓, s. 31–34.
  11. van Andel 1997 ↓, s. 157–163.
  12. van Andel 1997 ↓, s. 58–60, 72–73.
  13. a b Marcin Popkiewicz i Aleksandra Kardaś, konsutltacja merytoryczna: dr hab. Jarosław Tyszka i inni: Paleoklimatologia: izotopy tlenu a temperatura. W: Portal Nauka o klimacie dla sceptycznych [on-line]. Naukaoklimacie.pl ; Agencja Kreatywna Pong, 2017-11-27. [dostęp 2019-03-27].
  14. Lorraine E. Lisiecki, Maureen E. Raymo:: Pliocene-Pleistocene stack of globally distributed benthic stable oxygen isotope records. PANGAEA (ang.). W: PANGAEA. Data Publisher for Earth & Environmental Science [on-line]. 2005. [dostęp 2019-03-27].; Supplement to: Lisiecki, LE; Raymo, ME (2005): A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic d18O records, Paleoceanography, 20, PA1003
  15. W. Dansgaard. Stable isotopes in precipitation. „Tellus B”. XVI (4), s. 436-468, 1964. DOI: 10.3402/tellusa.v16i4.8993. ISSN 0280-6509 (ang.). 
  16. C. Kendal, J.J. McDonnell (Eds.): Chapter 22. Isotopes as Indicators of Environmental Change (ang.). W: Resources on Isotopes; Isotope Tracers in Catchment Hydrology [on-line]. USGS National Research Program, Elsevier Science B.V., Amsterdam, 1998. s. 761-816. [dostęp 2019-03-17].
  17. Uniwersytet Colorado (Gifford H. Miller i wsp.), tłum.: Marcin Popkiewicz: Kiedy ostatnio w Arktyce bylo tak cieplo jak obecnie?. W: Portal 'Nauka o klimacie dla sceptycznych' (red. Szymon Malinowski i wsp.) [on-line]. 2013-09-18. [dostęp 2019-03-28].
  18. Gifford H. Miller, Scott J. Lehman, Kurt A. Refsnider, John R. Southon, Yafang Zhong. Unprecedented recent summer warmth in Arctic Canada. „Geophysical Research Letters”. 40 (21), s. 5745-5751, 22 October 2013. American Geophysical Union (United States). DOI: 10.1002/2013GL057188. ISSN 1944-8007 (ang.). 
  19. Rosemarie E. Came, John M. Eiler, Ján Veizer, Karem Azmy, Uwe Brand, Christopher R. Weidman. Coupling of surface temperatures and atmospheric CO2 concentrations during the Palaeozoic era. „Nature”. 449 (7159), s. 198-201, 13 September 2007. DOI: 10.1038/nature06085 (ang.). 
  20. Marcin Popkiewicz, konsutlacja merytoryczna: prof. Szymon Malinowski: Paleoklimatologia: Aktywność słoneczna i radioaktywne izotopy. W: Nauka o klimacie dla sceptycznych [on-line]. Agencja Kreatywna Pong, 2017-12-11. [dostęp 2019-04-16].

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]