Od poslednej ľadovej doby k súčasnej dobe medziľadovej
Sme "deti" poslednej ľadovej doby. Posledná doba ľadová je pre nás o to zvláštnejšia, že v tejto dobe sa začína písať história našich predkov. Vývoj nášho druhu Homo sapiens, totižto spadá hlavne do obdobia posledných 100 000 rokov, čo je v drvivej väčšine obdobie poslednej ľadovej doby. Desaťtisíce rokov tak naši predkovia prežili v omnoho iných podmienkach, v akých žijeme dnes. Tomu čomu vravíme "civilizácia" v užšom slova zmysle, spadá len do poslednej medziľadovej doby. Ak zoberieme v úvahu len "modernú" dobu od čias Galilea, tak ide o pomerne krátky časový úsek. Väčšinu času naši predkovia prežili v drsných podmienkach, diametrálne odlišných od tých našich. Tie desaťtisíce rokov sa podpísali na našich génoch. Dnes sa považujeme za racionálne a múdre bytosti, no každý z nás si do smrti ponesie svoje genetické dedičstvo po našich predkoch, ktorí si vytvorili adaptáciu na úplne iné podmienky v akých žijeme v súčasnosti. Boli to časy drsné, väčšinou chladné, plné núdze a podvýživy, a tak sa vytvorili moduly mozgu a adaptácie na tieto podmienky, ktoré si ponášame dodnes.
Posledná ľadová doba je z proxy dát celkom dobre zdokumentovaná. Zmeny teploty korelujú s dátami v oceánoch, ľadovcových vrtoch a aj na súši v podobe sprašových polôh, pôd a vegetácie. Posledná ľadová doba trvala približne 100 000 rokov. Išlo tak o nesmiernu dlhú etapu. Napriek všeobecnej predstave, to nebolo obdobie permanentného chladu, ale výskumy naznačujú, že sa jednalo významne nestabilné obdobia, kedy sa aj v rámci tejto doby striedali teplejšie a chladnejšie obdobia. Tieto obdobia boli rôzne dlhé a ich nástup/ústup bol taktiež rôzny. Častokrát išlo o drsné zmeny podmienok za relatívne krátke obdobie, čo nás značne znepokojuje. Celkove chápanie doby ľadovej ako drsnej klímy bez vegetácie, kedy pevninský ľadovec pokrýval časť Poľska a zaľadnené boli aj naše veľhory, trvalo relatívne krátko. Z celej etapy doby ľadovej išlo o obdobie trvajúce max. 15 000 rokov. V drvivej väčšine času boli podmienky relatívne teplejšie, aj keď chladnejšie ako v súčasnosti. Celé toto obdobie tak v žiadnom prípade nemôžeme chápať ako obdobie s drsnou tundrou, akú dnes povedzme poznáme z oblasti severu a Ruska. Väčšinu času doby ľadovej boli aj vegetačné podmienky relatívne stabilné, pričom tu rástli aj lesostepné spoločenstvá. Klíma sa menila skokovo relatívne rýchlejšie vo väčších amplitúdach, ako je tomu počas súčasného interglaciálu. Teplé obdobia v rámci samotnej doby ľadovej sa zvyknú v literatúre označovať aj ako interštadiál a chladnejšie (glaciálne) obdobie, kedy je podnebie v podstate typicky vlastné tomu, čo si predstavujeme pod pojmom "doba ľadová", označujeme názvom štadiál. Z vedeckého hľadiska interštadiálu zodpovedajú väčšinou prudké oteplenia v rámci doby ľadovej, tzv. Dansgaard-Oeschgerove udalosti, ktoré sú striedané s ochladeniami, niekedy ešte znásobené udalosťou Heinrichoveho eventu.
Obrázok: Zmeny teploty počas posledných 125 000 rokov, podľa dát z vrtu Grónskeho ľadovca. Červené šípky označujú prudké oteplenia tzv. Dansgaard-Oeschgerove cykly/udalosti, modré šípky označujú Heinrichove eventy (výrazne chladné obdobia) H0 až H6 ZDROJ: GISP2 vrt, upravené
Prehľad teplôt v poslednom glaciály (posledných 125 000 rokov) si môžeme rozanalyzovať na nasledujúcom obrázku (hore), pričom čas plynie z pravej strany. Úplne vľavo vidieť relatívne stabilné teploty súčasnej doby medziľadovej, v ktorej žijeme. Napravo je zreteľné obdobie predposlednej doby medziľadovej - Eem. Dáta sú z oblasti grónskeho ľadovca. Posledná doba ľadová sa začala relatívne prudkým ochladením cca pred 115 000 rokmi. Prvé obdobie do cca 75 000 rokov pred súčasnosťou označujeme ako skorý glaciál. Išlo pravdepodobne o obdobie ani nie tak chladné ako v jadre glaciálu, zároveň ani nie tak teplé ako v súčasnosti. Celkovo panujú podmienky ešte relatívne priaznivé, z hľadiska rastlinstva a teplôt. V našej oblasti je ešte v tomto období hojný výskyt dubov, ale do popredia sa dostávajú najmä ihličnaté dreviny, predovšetkým borovica, smrekovec, smrek a breza. Les a vegetácia celkovo reaguje pomalšie na prudké teplotné zmeny, a ak chladné výkyvy netrvajú dostatočne dlho (1000 a viac rokov) , tak vegetácia na to ani nemusí zareagovať. Aj keď sú prudké zmeny teplôt za relatívne krátke obdobie detekovateľné z paleodát najmä z ľadovcov a oceánov, aj na súši máme nepriame metódy, ako také prudšie ochladenia zaznamenať. Aj keď tie s kratšou amplitúdou sa v geologických markeroch a podmienkach strácajú.
Veľkú zásluhu na výskume klímy v oblastiach strednej Európy, aj našej oblasti Čiech má americký paleoklimatológ a kvartérny geológ českého pôvodu, Jiří George Kukla, ale napr. aj Vojen Ložek, či geológ Václav Cílek. Kukla skúmal najmä spraše a fosílne pôdy z kvartérnych dôb v oblasti Čiech. Mierny ústup rastlinstva a relatívne krátke ochladenie, kedy lesy ustúpili a v našej oblasti na čas nastúpili podmienky lesotundry, sú detegované pred 110 000 rokmi a približne pred 75 000 rokmi.[1] To sa kryje s relatívne prudkými ochladeniami detegovanými aj v Grónskom ľadovci, ale napr. pred 75 000 rokmi sa datuje aj výbuch supervulkánu Toba, čo bola jedna z najväčších sopečných erupcií za posledných 100 000 rokov. Predpokladá sa vyvrhnutie množstva sopečných prachových častíc v oblasti rovníka do stratosféry a blokovanie slnečného žiarenia, teda globálne ochladenie, tzv. vulkanická zima. V chladnejších podmienkach doby ľadovej, znamenala takáto udalosť výrazne zhoršenie podmienok pre biotu, ako aj pre prvých ľudí druhu Homo sapiens, ľudstvo sa ocitlo na pokraji vyhynutia. V týchto obdobiach sú z ľadovcových proxy dát detegované relatívne prudké ochladenia, ktoré pravdepodobne nastali nie len v oblasti Grónska, ale aj na našom území. Na súši tomu napovedajú najmä zvláštne pôdne polohy, ktoré sa museli vytvoriť v špecifických podmienkach. Ide predovšetkým o tzv. sprašový marker (marker loess) a hlinopiesky (pellet sands), ktoré charakterizoval Jiří George Kukla. Sprašové markery, resp. sprašové polohy sa vytvárali v našej oblasti predovšetkým za chladných, klimatických podmienok bez vegetácie, resp. veľmi obmedzenej vegetácie. Predpokladá sa aj vplyv silného vetra, ktorý dokáže prach dobre unášať. Na tieto polohy sprašových pôd, prípadne sprašových markerov nasadá vrstva pôdy - hlinopiesky. Ide o pomerne zvláštny sediment. Vznikajú, keď do suchej pôdy padnú prívalové dažde a vrchná vrstva pôdy sa rozpadne do drobných polygónov - tzv. pelety. V dnešných časoch tieto pelety časom zaniknú vplyvom rôznych pôdnych procesov, prebiehajúcich v teplejšej klíme, predovšetkým jednotlivé pelety naruší pôdna biota a dážďovky, takže táto vrstva sa zmieša s pôvodnou pôdou a prakticky zanikne. Tomu tak nebolo v tomto prípade, nakoľko pravdepodobne po prívalových dažďoch nasledovalo prudké ochladenie, ktoré spôsobilo pravdepodobne vymrznutie bioty? vo vrchnej vrstve pôdy, takže jednotlivé pelety sa v podstate "zakonzervovali" v danej vrstve. Z tohto vyplýva, že pravdepodobne išlo o prudkú zmenu podnebia, za relatívne veľmi krátke obdobie.[2]
Takže môžeme predpokladať, že prudké zmeny podnebia, ktoré pravidelne nastávali počas poslednej doby ľadovej, neboli vlastné len pre oblasť severného Atlantiku, ale pravdepodobne sa týkali celého európskeho kontinentu aj našej oblasti. Náhlej klimatickej zmene, pravdepodobne predchádzalo búrlivé počasie s prívalovými dažďami a zvýšenou cyklogenézou od severného Atlantiku, ktoré zasahovalo aj nad naše územie. Následne zrejme dochádzalo aj k prudkému ochladeniu a zvýšeniu veternej činnosti od západu, prípadne severozápadu. Tieto zmeny, pravdepodobne prvotne štartovali v severnom Atlantiku a zmenami v oceáne, najmä zmenami v distribúcií tepla Golfským prúdom a celou vetvou severoatlantického prúdenia, v rámci globálnej, termohalinnej cirkulácie. Predpokladajú sa zložité vplyvy v interakcií atmosféra - hydrosféra - kryosféra v oblasti severného Atlantiku. Tieto zmeny, ktoré sú dodnes nevyjasnené a predmetom debát a výskumu, určovali chod počasia a klímy pravdepodobne na rozsiahlych oblastiach Európy, ale aj severnej Ameriky a Arktídy. Na obrázku -grafe z grónskeho ľadovca, sú dobre detekovateľné a môžete ich vidieť. Išlo o pomerne prudké oteplenia, ktoré striedali pozvoľné, prípadne prudké ochladenia, ktoré sú označené červenými šípkami a v priebehu len poslednej doby ľadovej, ich bolo minimálne 21 takýchto cyklov, ktoré sa nazývajú tzv. Dansgaard - Oeschgerove cykly (DO events). Do toho vstupujú aj tzv. Heinrichove eventy (H0 až H6) - chladné periódy, ktoré boli identifikované z oceánskeho dna - heinrichovými vrstvami, ktoré signalizujú glaciálne sedimenty z pevnín na morskom dne, ďaleko v južných šírkach. Nie vždy, bolo ochladenie po DO udalosti sprevádzané Henrichovým eventom. Znepokojujúce na tom je to, že dnes ešte tieto prudké zmeny teploty za relatívne krátke časové obdobie nevieme dobre objasniť. Napriek tomu existujú nejaké hypotézy, ktoré si tu musíme bližšie charakterizovať, nakoľko sa jedná z klimatologického hľadiska a veľmi významný jav.
[1] Horáček, H. (6, 2019). Zakuklená doba ledová. živa, s. 301-305.
[2] Václav Cílek, Et al. (2003) Velká kniha o klimatu zemí koruny České. Praha: Regia.
Dansgaard - Oeschgerove cykly a Heinrichove eventy:
Prvý krát tieto prudké cykly a oteplenia opísali dvaja paleoklimatológovia, Dán Willi Dansgaard a Švajčiar Hans Oeschger. Išlo o prudké zmeny teploty v oblasti severného Atlantiku a Grónska, ktoré sa periodicky opakovali v období doby ľadovej. Dnes ešte stále nevieme, čo tieto prudké zmeny podnebia spôsobuje, aj keď existuje viacero hypotéz. Za najprechodnejšie sa považujú zmeny morských prúdov v oblasti severného Atlantiku, nakoľko Golfský prúd - Severoatlantické prúdenie, prináša do severnej Európy množstvo tepla z rovníka, čím mení klimatické podmienky v celej Európe. V dobách ľadových, tento prúd zrejme narušoval morský ale aj pevninský ľad, ktorý ako vieme osciloval zrejme v oveľa väčšej miere, ako je tomu v súčasnosti. Toto vysvetlenie je dnes už značne zjednodušené a s najväčšou pravdepodobnosťou pôjde o súhru viacerých faktorov. Veľkú úlohu zohráva pravdepodobne zložitá interakcia termohalinnej cirkulácie na globálnej úrovni (aj na južnej pologuli) zmena salinity (slanosti) morskej vody v oblasti severného Atlantiku, v závislosti od rozsahu morského ľadu, ale aj prísunu sladkej vody z rozsiahlych, kontinentálnych ľadovcov, ďalej do hry vstupuje určite atmosféra a pravdepodobne zmena prúdenia pravidelných vetrov a následne zložité spätné väzby, ktorým nie príliš rozumieme. Záležitosť týchto prudkých zmien podnebia, tak nie je určite len regionálna záležitosť severného Atlantiku, ale zasahuje zrejme viacero oblastí, aj keď najviac pravdepodobne Európu a severnú hemisféru.
Ako sme už vyššie spomenuli Dansgaard-Oeschgerove cykly boli prudké oteplenia v rámci doby ľadovej. Spočiatku sa predpokladalo, že toto prudké oteplenie zasiahlo len oblasť severného Atlantiku a Grónska, no pravdepodobne zasiahlo aj našu oblasť, aj keď ďalej od severného Atlantiku, mohlo byť zvýšenie teploty a rýchlosť o niečo pomalší. V oblasti severného Atlantiku a Európy sa predpokladá rapídne oteplenie rádovo v °C, za obdobie kratšie ako 100 rokov. Pomerne hrubé, ľadovcové dáta, naznačujú oteplenie o 6 - 10°C v oblasti Grónska. Lenže tieto "hrubé" ľadovcové dáta (vrstvy) majú tiež svoju sezónnu zotrvačnosť a neodzrkadlia reálnu zmenu teploty vzduchu hneď, takže v realite sa uvažuje o oteplení prudšom, najpesimistickejší scenár hovorí o oteplení o 10 a viac °C za obdobie možno 20-30 rokov, v niektorých oblastiach severného Atlantiku. Ale to sme už v rovine hypotéz a špekulácií. V každom prípade aj v našej oblasti išlo o pomerne významnú zmenu podnebia, kde sa predpokladá oteplenie o 4-6°C za obdobie možno kratšie ako 100 rokov. Aj to je dnes nepredstaviteľná zmena podnebia. Pre ilustráciu išlo o oteplenie, akoby sa klíma dnešného Štrbského Plesa zmenila na klímu Bratislavy, a to pravdepodobne za obdobie jednej, ľudskej generácie. Tieto prudké oteplenia trvali len relatívne krátke obdobie po ktorých sa začalo pozvoľna alebo prudko ochladzovať. Vrchol oteplenia trval len možno zopár desaťročí a následne sa ochladilo o 1 - 3°C za 200 rokov, potom sa ochladenie zrýchlilo a za ďalších cca 200 rokov sa vrátili hodnoty teploty na úroveň doby ľadovej.[1] Líšilo sa to od cyklu k cyklu. Niekedy bolo ochladenie prudšie, väčšinou ale nastávalo pozvoľne. Počiatočné oteplenie na začiatku Dansgaard-Oescherovho cyklu však bolo takmer vždy veľmi prudké. Približne 1500 rokov trvalo akési "pokojné" podnebie doby ľadovej, a potom zväčša nastal ďalší cyklus. Tieto cykly sa tak pravidelne v rámci doby ľadovej opakovali, avšak niekedy sa nedostavili, prípadne pauza medzi cyklami bola aj 7000 rokov, čo zrejme súviselo s tým, že podmienky boli zotrvačnosťou silne glaciálne, a teda zmeny prúdenia v severnom Atlantiku oteplenie nedokázalo naštartovať. Týmto podmienkam bolo prispôsobené aj rastlinstvo. V niektorých cykloch, kedy oteplenie trvalo aj storočia, na to určite zareagovala aj vegetácia a pravdepodobne sa mierne rozšírili zo svojich refúgií ihličnaté dreviny a možno aj teplomilnejšie druhy. Avšak na niektoré prudké oteplenia, ktoré netrvali dostatočne dlho, rastlinstvo nemuselo ani zareagovať. Celkovo tak v našej oblasti zrejme dlhodobejšie panovala krajina parkovitej tajgy aj počas týchto prudkých oteplení, v obdobiach DO, ktorých vrchol oteplenia bol dlhší sa zrejme v našich najteplejších oblastiach rovín, kotlín mierne rozšírili aj lesy a na chvíľu možno aj teplomilnejšie druhy rastlín, ktoré však pravdepodobne opäť pri pozvoľnom ochladzovaní ustupovali do svojich refúgií. Tieto oteplenia zrejme udržiavali a umožnili, že aj v tých najchladnejších podmienkach doby ľadovej, prežili na niektorých stanovištiach aj teplomilnejšie druhy drevín. Pravdepodobne ak by podnebie doby ľadovej nebolo tak variabilné a permanentne by panovali glaciálne podmienky, zrejme by tieto druhy nemali šancu prežiť. Avšak nárazové oteplenia aj keď krátkeho rozsahu, im dali aspoň na čas šancu mierne sa rozšíriť a tým udržiavať populáciu.
Azda netreba pripomínať, že tieto prudké oteplenia a ich dĺžka trvania a periodicita vplývali aj na kontinentálne zaľadnenie Európy a severnej Ameriky. Ak cykly absentovali, alebo boli kratšie, tak narastal aj kontinentálny ľadovec. Naopak ak prichádzali pravidelne a boli výraznejšie, tak v podstate narúšali kumuláciu a postup ľadovcov, a teda tým ovplyvňovali aj klímu v celej Európe. V našej oblasti začína typicky ľadové prostredie s parkovitou tajgou s permafrostom až v časoch, keď cykly začali absentovať, t.j. pred 65 000 rokmi v období spodného pleniglaciálu, ktorý bol prerušený len jedným eventom DO. V tomto období, zrejme kvôli dlhšie trvajúcemu chladnému podnebiu, dochádza prvýkrát od začiatku samotnej doby ľadovej u nás, k tvorbe permafrostu a ustupujú aj lesné spoločenstvá. V našej oblasti je v tomto období rozšírená hlavne borovica a smrekovec, teplejšie druhy ustupujú do južnejších a lokálne chránených refúgií. Kontinentálny ľadovec zrejme ešte nenarástol do maximálnych rozmerov a zrejme bol ešte lokalizovaný len v oblasti Škandinávie.
V období stredného pleniglaciálu, ktorý trval cca 30 000 rokov (cca 58 000 až po 28 000 rokov pred súč.) sa predpokladá celkovo nestabilné podnebie s relatívne periodickým výskytom udalostí DO, kedy sa odohralo 13 - 15 udalostí DO, s rôznou intenzitou a trvaním. V tomto období nevznikajú v našej oblasti až tak výrazné sprašové polohy a koncentrácie prachu klesajú, prípadne sú periodicky v korelácií s chladnými obdobiami, medzi jednotlivými DO udalosťami. Prudké oteplenia spôsobili zrejme väčší vegetačný pokryv s parkovitou tajgou so stepnými oblasťami. V kotlinách a nížinách je prítomný smrekovo- borovicový, riedky les, s prímesou brezy. Vo vyšších polohách a severných kotlinách zrejme rastú riedke, ostrovné lesíky so zastúpením borovice limby, prevažuje trávnatá step s bylinami a zakrpatenými drevinami. Počas prudkých oteplení DO nie sú vylúčené aj rozšírenia teplomilnejších druhov drevín ako sú napr. duby. Tie pravdepodobne prečkali aj najchladnejšie obdobia v refúgiach na špecifických, chránených stanovištiach. Napr. na južných, juhovýchodných svahoch nižších pohorí, kde mohli byť chránené pred ľadovými, prevládajúcimi vetrami zo severozápadu v chladných obdobiach štadiálu.
Kľúčom k pochopeniu DO cyklov je pochopenie presunu tepla oceánmi v rámci termohalinnej cirkulácie. Ide o obrovskú sústavu morských prúdov povrchových a podpovrchových, ktoré vytvárajú obrovskú rieku v rámci Atlantiku a toto rameno je potom napojené na globálnu termohalinnú cirkuláciu. Prebytočné teplo od rovníka sa transportuje do polárnych oblastí pomocou morských prúdov, kde sa toto teplo odovzdá atmosfére. Vďaka tomu polárne a severné oblasti na našej Zemi, nie sú tak nehostinné ako by inak boli bez tohto transportu tepla a trópy nie sú tak horúce. Inými slovami systém oceánskych prúdov a termohalinnej cirkulácie si môžeme predstaviť ako obrovský "radiátor", ktorý presúva teplo od zdroja "kotla" -trópy do chladnejších "miestností" -severných oblastí, ktoré ako keby vykuroval. Vďaka tomu je aj klíma severnej Európy omnoho teplejšia, ako by jej podľa geografickej polohy prináležalo. Povedzme v severnej Kanade, kde sa tohto tepla nedostáva, panujú omnoho chladnejšie podmienky ako v Európe v rovnakej zemepisnej šírke. Ako neskôr vysvetlím, toto prirovnanie s "radiátormi" je pre pochopenie mechanizmu DO cyklov veľmi podstatné, lebo teplo od zdroja -rovníka prúdi aj k južnému pólu a aj tam do istej miery ako keby priestor vykuruje. Dokonca to funguje zrejme tak, že rovnako ako keď máte jeden kotol na vykurovanie a viacero radiátorov, tak ak povedzme ventil v jednej miestnosti otvoríte na maximum, do druhého pravdepodobne bude prúdiť menej tepla a naopak. Zrejme tak nejak to funguje aj v oceánskom výmenníku.
Tento mechanizmus je samozrejme omnoho komplikovanejší ako radiátory s kotlom. Morské prúdy termohalinnej cirkulácie sú nesmierne komplikovaný systém rôznych vetiev v horizontálnych aj vertikálnych smeroch. Počas roka aj v dlhodobom meradle sa tieto vetvy menia. Vo vertikálnych smeroch smerom do hĺbok oceánu je to ešte komplikovanejšie. Medzi vetvami existujú mnohé prepojenia, akési "zdvižne" kde sa miesia a stretávajú "balíky" morskej vody s rôznou teplotou, salinitou, hustotou a inými vlastnosťami. Exaktne tak je termohalinná cirkulácia oceánu nesmierne komplikovaný a dodnes ešte málo prebádaný systém, takže ťažko by sa to dalo prirovnať k mechanizmu prúdenia vody v radiátoroch, avšak kvôli pochopeniu a popularizácií tejto problematiky a hrubej podstaty ako funguje termohalinná cirkulácia, nám to postačí. Dĺžka DO cyklu sa pohybuje rádovo 1500 rokov, čo je zrejme aj obdobie, kedy voda obehne celým systémom, avšak to sú len hypotézy, niektoré hypotézy naznačujú, že voda zrejme obehne systémom omnoho rýchlejšie. V dobách ľadových boli tieto cykly prudšie ako dnes, čo zrejme súvisí s chladnejšími a viac glaciálnymi podmienkami, avšak aj v súčasnosti v rámci našej medziľadovej doby sa striedajú približne v rovnakom čase teplejšie a chladnejšie periódy v trvaní 1500 rokov, aj keď zmeny teploty nie sú tak prudké a dramatické. Ide o tzv. Bondove cykly (napr. Stredoveké teplé optimu, vystriedané Malou dobou "ľadovou"), o ktorých budeme ešte hovoriť neskôr, ale vráťme sa do veľkej doby ľadovej.
Pohonom tohto prúdenia sú pravdepodobne pravidelne -západné vetry, ktoré poháňajú teplé vody od južnej Floridy, ďaleko na sever Európy. V severnej Európe teplá voda príde do styku so studeným vzduchom a začne sa masívne odparovať. Tým predáva oceán kvantum tepelnej energie atmosfére, ktorá sa ohrieva vysoko nad pomery tejto zemepisnej šírky. Zložité atmosférické javy spôsobia, že chladný arktický vzduch sa začne miesiť s teplým vzduchom od ohriatej vody a vytvárať tzv. polárny front -vzniká známa Islandská tlaková níž. Atmosféra, aby sa zbavila nadbytočného tepla, prúdením toto teplo transportuje pozdĺž polárneho frontu ďalej na východ. Toto teplo prúdi do celej Európy, najmä v zimnom období prináša do našej oblasti oteplenie a odmäk. Energia z trópov, tak prúdi ku nám a nad naše územie a udáva ráz počasia celej Európe a jej dosah je aj ďalej na východ, približne po Ural. Vďaka tomuto mechanizmu môžu aj na severe Britských ostrovoch pestovať subtropické rastliny, ktoré prežujú tamojšiu miernu zimu. Čím ďalej na východ je vplyv tohto tepla nižší, a teda aj zimy o niečo tuhšie. Inými slovami my sme ďalej od povestného "radiátora" ktorý nám dodáva tepla. Krajiny západnej Európy sú k nemu bližšie. Napriek tomu na opačnej strane zemegule -v južnej a strednej Kanade sú zimy omnoho tuhšie. V severnej Británii pestujú aj subtropické rastliny, ale v rovnakej zemepisnej šírke v Kanade, sú teploty v zime o 10 aj 15°C nižšie. Ide tak rozhodne o obrovské množstvá tepelnej energie, predávaných oceánom atmosfére.
Avšak v dobe ľadovej bola situácia trochu odlišná. Teplá voda teda dorazí a odovzdá teplo atmosfére, azda sme vysvetlili dostatočne vzťah tohto prenosu. Do hry vstupuje ďalší, dôležitý faktor a tým je salinita - slanosť morskej vody, ktorá je tiež kľúčovým faktorom. Teplá, hustá a slaná povrchová morská voda odparením ešte viac zhustne. Tým je omnoho ťažšia ako studená -sladšia voda. Začne sa teda ponárať do väčších hĺbok a prúdiť reverzným tokom v hĺbke späť k zdroju -do trópov. Tam buď vystúpi na povrch a naspäť sa vráti do systému, alebo pokračuje až k južnému pólu ako hlbokomorský prúd. Čo sa však stane, ak sa tento systém naruší v rovnováhe? Otepľovaním severných oblastí v dobách ľadových, zrejme dochádzalo týmto mechanizmom k otepľovaniu a roztápaniu pevninských ľadovcov, ktoré pravdepodobne dodávali množstvo sladkej vody práve do oblasti, kde dochádzalo k tejto tepelnej výmene medzi oceánom a atmosférou. Do hry nám tak okrem salinity, pravidelných vetrov a oceánskeho prúdenia vstupuje ďalší faktor, a tým je kryosféra. Tej bolo omnoho viac v dobách ľadových ako je tomu v súčasnosti, takže aj dodávanej sladkej vody bolo omnoho viac. Vplyvom rýchleho oteplenia počas Dansgaard-Oeschgerovej udalosti sa roztopilo kvantum ľadu v oblasti Grónska, severnej Škandinávie a Kanady. Táto sladká a studená voda narušila povrchovú slanú vodu tepelného výmenníka. Sladká voda je v prvom rade ľahšia, takže sa drží na povrchu, v druhom rade sa veľmi ťažko miesi so slanou vodou. Pravdepodobne ak množstvá tejto sladkej vody z ľadovcov dosiahnu istú kritickú hranicu, spôsobia narušenie systému. Teplá a slaná voda z trópov, ak je povrchová vrstva sladkej vody príliš hrubá a v rozsiahlych oblastiach severného Atlantiku, už nedokáže zrejme túto hrubú "pokrievku" sladkej vody preraziť. Stanú sa dve fatálne veci:
Slaná a teplá voda sa "prepadne" do väčších hĺbok a prúdi smerom napäť k zdroju ako hlbokomorský prúd. Čo je horšie, svoje teplo neodovzdá atmosfére, a teda nastane spomínaný obrovský deficit tepelnej energie, pre oblasť celej Európy a severného Atlantiku. Sladká voda okrem toho zamŕza pri vyšších teplotách, takže oceán začne zamŕzať na omnoho väčších plochách. Tento stav nenastane behom jedného roka, ale pravdepodobne pôjde o desaťročia až storočia. Vďaka zotrvačnosti nenastane ani okamžité ochladenie v Európe, ale je pozvoľné. Svojím spôsobom sme tak vypli celý radiátor v jednej celej miestnosti. Ventil je uzatvorený , avšak aj keď vypnete radiátor, nie je hneď studený, ale chladne pomaly. Miestnosť, ktorá sa už nevytápa, chladne ešte pomalšie a v podstate až po vychladnutí samotného radiátora, vďaka naakumulovanému teplu.
Po odstavení severnej vetvy nášho tepelného výmenníka v severnom Atlantiku, teda už oceán nepredáva teplo atmosfére v jednej celej vetve severnej hemisféry na polárnom fronte. Čo sa stane? Ako sme už napísali, oceán začne zamŕzať každým rokom v južnejších šírkach, čím sa zvýši odraz tepelného žiarenia späť do vesmíru, čo urýchli ochladenie. Ochladenie spôsobí, že začne narastať aj množstvo ľadovcov na pevninách. Zároveň sa však s ochladzovaním obmedzí prísun sladkej vody z topiacich ľadovcov a začne vzrastať hustota a slanosť morskej vody. Tá je však akoby "odrezaná" vo väčšej hĺbke, kvôli veľmi hrubej vrstve sladkej vody na povrchu.
Niekedy zrejme dochádza k udalosti, že celá severná vetva Golfského prúdu akoby na čas zanikne a otáča sa k zdroju už pri pobreží južného Španielska. Morský ľad sa vtedy rozšíri ďaleko na juh a kry doplávajú až ďaleko do južného Atlantiku. Podmienky na súši sú extrémne studené a panuje typicky glaciálne prostredie. Ide o Heinrichovu udalosť (Heinrich event). Táto udalosť je pomenovaná podľa océanografa Heinricha, ktorý pri prieskume dna Atlantiku v hrubých bahnitých, ílovitých sedimentov morských paniev, objavil vrstvy, ktoré tam geologicky nezapadajú. Išlo o svetlé vrstvičky piesku a kryštalických hornín, ktoré sa vyskytujú na pevnine severnej Kanady. Tieto horniny sem musel doniesť jedine ľadovec -ulomený kontinentálny ľadovec z oblasti severnej Kanady, prípadne Grónska, ktorý obrusoval tamojší georeliéf a tieto horniny pri roztápaní uvoľnil v Atlantiku. Tieto vrstvy sa nachádzajú v Atlantiku ďaleko na juhu, niekde na úrovni južného Francúzska a severného Španielska a Portugalska. To znamená, že kry z ľadovcov sa v chladných štadiáloch doby ľadovej dostávali ďaleko na juh. Teplý, povrchový morský prúd teda nemohol existovať. V dnešných časoch, kedy panuje silné severoatlantické prúdenie, napr. morská hladina nezamŕza ani v severnom Nórsku a Murmansk je najsevernejší nezamŕzajúci prístav sveta. Týchto vrstiev bolo objavených min. 7 , to značí min. 7 Heinrichových udalostí v dobách ľadových, označených aj na našom grafe symbolmi H0 - H6 a modrými šípkami. V našej oblasti, s Heinrichovými udalosťami korelujú sprašové polohy, čo značí glaciálne podnebie chladného štadiálu. Zároveň vzrastá veternosť, čo zrejme súvisí so zmenami v atmosférickej cirkulácií. Dansgaard-Oeschgerove udalosti a Heinrichove eventy tak majú zložitý termodynamický základ, v zložitých interakciách oceán - atmosféra - kryosféra a pravdepodobne do hry vstupujú aj zložitejšie spätnoväzobné mechanizmy.
Opísali sme ako nastáva ochladenie po DO evente, avšak čo sa stane, že sa klíma prepne do teplej fázy interštadiálu? Teda nastane samotný DO event? Počas chladnej fázy štadiálu panuje chladná glaciálna klíma, zväčšuje sa morský ľad v severnom Atlantiku a postupujú a rastú aj kontinentálne ľadovce. To spôsobuje, že salinita povrchovej vrstvy zrejme opäť narastá, a teda prichádzajúca teplá voda môže pomaly stúpať na povrch, pričom nie je narúšaná sladkou vodou. Ďalším faktorom budú zrejme zmeny prúdenia v atmosfére. Vplyvom "odstavenia" severnej vetvy severoatlantického prúdenia sa nedostáva dostatok tepla z oceánu do atmosféry. Pravdepodobne to oslabí aj činnosť Islandskej tlakovej níže, ktorá nepredáva teplo v podobe frontov do oblasti Európy, ako to poznáme z dnešných čias. Podľa tejto hypotézy, sa oblasť polárneho frontu posúva omnoho viac na juh, čím sa takmer celá západná, stredná a časť Európy, azda okrem krajných oblastí južnej Európy, dostáva pod vplyv polárnej -arktickej vzduchovej hmoty. Silné, západné až severozápadné vetry pravdepodobne neporušene vanú od severnej Kanady, ponad Atlantik až do našej oblasti. Teplý morský vzduch nad severným Atlantikom ho nemôže zastaviť, nakoľko absentuje transport tepla medzi oceánom a severným Atlantikom. Okrem toho, rozsah morského ľadu v Arktíde aj severnom Atlantiku bol omnoho väčší. Zamrznuté more sa chová ako pevnina a zvyšuje kontinentalitu podnebia, najmä v zimnom období. Túto situáciu zrejme ešte znásobil aj rast pevninských ľadovcov v oblasti severnej Európy (v čase maxima až v severnom Poľsku), nad ktorým sa zrejme formovala rozsiahla tzv. glaciálna anticyklóna, ktorá zrejme ešte znásobovala silu vetrov v Európe v našej oblasti. Podnebie sa tak stalo kontinentálnym a zrejme extrémne klesli aj zrážky, vzhľadom na absenciu ich transportu od Atlantiku. Tomu zodpovedajú aj paleodáta z našich oblastí.
Počasie a krajina u nás, v chladnejšej časti doby ľadovej: Počas chladnej fázy -štadiálu, prípadne Heinrichoveho eventu v našej oblasti naozaj panovalo veterné počasie, kedy sa formujú spraše, vzniká permafrost. Takéto podmienky mohli panovať len v oblastiach bez vegetácie, alebo veľmi riedkej. Prakticky od 300 metrov nad morom sa u nás v štadiály nevyskytovala žiadna vegetácia, okrem trávnatých stepí, ktoré v letnom období zrejme vyhľadávali stáda veľkej fauny. V nižších polohách zrejme rástli riedko roztrúsené ihličnaté lesíky nízkeho vzrastu, v refúgiach sa zrejme zachovali v obmedzenej miere aj teplomilnejšie dreviny, ako napr. duby a hraby. Samozrejme nešlo o lesy, ale o zakrpatené jedince, ktoré tu zrejme prečkali najchladnejšie fázy ochladení. Panovalo extrémne suché podnebie. Zrážky boli len cca 100 - 200 mm/rok, väčšina zrejme spadla v teplej polovici roka, kedy sa k nám pravdepodobne dostali od juhu. Priemerné ročné teploty boli zrejme -5 až +1°C.[2] To zodpovedá dnešným teplotám na vrcholoch Tatier, avšak tento priemer zrejme odzrkadľuje extrémnu kontinentalitu podnebia, ktorú spôsoboval "vypnutý" oceánsky výmenník. Teploty v zimnom období u nás počas Heinrichoveho eventu a najchladnejších fáz DO cyklov, tak zrejme atakovali pravidelne priemerné hodnoty -20°C. Naopak v letnom období vďaka silnej kontinentalite, zrejme bolo relatívne teplo. Priemerné letné teploty zrejme vystupovali nížinách a kotlinách aj nad +10°C s chladnými nocami a teplými dňami (okolo 20°C). pravdepodobne bolo aj veľa slnečných a jasných dní. Snehu bolo málo, väčšina zrážok padla v krátkom lete. Priemerné ročné teploty tak boli extrémne nízke, nižšie ako dnešné zimné teploty na vrcholoch Tatier, avšak letné teploty boli zrejme omnoho vyššie ako dnes v Tatrách v lete. Leto bolo krátke, prakticky v máji sa ešte vyskytovali časté mrazy a teploty pod 0°C zrejme neklesali len v mesiacoch jún-august. Noci boli zrejme aj v lete dosť chladné, aj keď v nízkych polohách bez mrazov.
Počasie a krajina u nás, v teplejšej časti doby ľadovej: Počas teplej fázy interštadiálu, alebo po udalosti DO eventu sa v našej oblasti rapídne oteplilo. V tejto fáze doby ľadovej sa predpokladajú teploty u nás v rozmedzí -1 až +4°C. Počas Dansgaard-Oeschgerovej udalosti, tak zrejme v našich nížinách a kotlinách panovalo podobné podnebie, aké je dnes niekde na Štrbskom Plese, prípadne približne 1200 metrov nad morom. V severnom Atlantiku sa obnovil transport tepla do atmosféry, čo značí viac teplých frontov v zimnom období aj v našej oblasti. Stúpli ročné zrážky na 200 - 400 mm. Zmiernili sa zrejme zimné teploty, avšak letné teploty zrejme významne nestúpli. Pravdepodobne stúpli aj snehové zrážky v prechodnom a zimnom období. Ak bolo oteplenie počas DO cyklu dostatočne dlhé, zrejme sa aj mierne rozšírili lesy do vyšších výšok, avšak netreba zabúdať na fakt, že permafrost mohol pretrvať aj desiatky rokov a teda nedovolil masívnemu rozširovaniu rastlinstva. Peľové analýzy naozaj naznačujú, že aj napriek relatívne silnému otepleniu sa podiel biomasy nezvýšil až tak, ako by to malo zodpovedať teplotám. Hustý, nepriechodný ihličnatý prales, aký dnes rastie vo výškach ešte 1200 metrov nad morom, tak určite neexistoval v takej podobe. To do značnej miery robilo krajinu prechodnejšou pre našich ľudských predkov aj obrovské stáda zveriny, ktorej bolo určite viac, ako v súčasnosti. Oteplenia počas DO udalosti boli väčšinou krátke, takže les sa určite nerozšíril na veľkých plochách do ekosystému hustých pralesov. Skôr sa mierne zvyšovali oblasti s parkovitou tundrou smerom do väčších nadmorských výšok.
Vráťme sa ale k problému, ako sa naštartuje toto oteplenie počas doby ľadovej. Teda ako nastane prechod z chladného štadiálu, do interštadiálu typu Dansgaard-Oeschgerovej udalosti. Odpoveď nájdeme zrejme na opačnej strane zeme, pri brehoch Antarktídy, kde prúdi a otáča sa južná vetva termohalinnej cirkulácie. Je to ako s naším porovnaním s radiátormi a kotlom. Z trópov prúdi teplá voda na sever a na juh k pólom, pričom tento systém je prepojený a množstvo tepla dodáva kvázi konštantný zdroj-výkon. Ak teda viac tepla prúdi do jedného radiátora ten druhý je chladnejší a naopak. Pre lepšie pochopenie teda uvažujme nasledovne: Máme zdroj tepla -trópy s konštantným zdrojom tepla. Trópy sa teda správajú ako kotol, ktorý je nastavený na rovnaký výkon. Severoatlantické prúdenie a Golfský prúd tvoria jeden -severný radiátor a pri Antarktíde na južnej pologuli máme južný radiátor.
Ak severná vetva skolabuje -nastane Heinrichova udalosť, tak do nášho severného radiátora neprúdi žiadne teplo -je chladný. O to viac tepla by malo prúdiť do južného radiátora smerom k Antarktíde, lebo kotol hreje stále rovnako. Znie to jednoducho, no podľa teórie bipolárnej-hojdačky je to naozaj tak.[3] Zistilo sa, že v časoch glaciálnych udalostí na severe Heinrichoveho eventu sa naozaj oblasť južnej pologule otepľuje. Množstvo tepla dodávaného južným radiátorom sa teda zvyšuje. Tento stav trvá 1000-1500 rokov a ak dosiahne kritickú úroveň, následne sa prudko oteplí aj sever -prúdenie sa obnoví, severný radiátor sa opäť naštartuje. Následne sa južná časť začne ochladzovať atď. Systémy sú teda takmer určite v nejakej komplikovanej symbióze, ktorým motorom bude termohalinná cirkulácia a morské prúdenia. Záverom teda môžeme konštatovať, že prudké oteplenia na severe spôsobujú ochladzovanie pri južnom póle. Naopak, ak dôjde k zastaveniu, resp. oslabeniu Golfského prúdu a ochladeniu severu, o to viac teplej vody zrejme putuje k juhu, čo tam naštartuje otepľovanie s oneskorením cca 100 až 200 rokov.
[1] Ganopolski, A. a. (2001). Rapid changes of glacial climate simulated in a coupled climate. Nature 409, 153-158.
[2] Ložek, V. (2007). Zrcadlo minulosti - česká a slovenská krajina v kvartéru. Grantova agentura akadémie věd, Dokořán .
[3] Ommen, T. v. (2015). Paleoclimate: Northern push for the bipolar see-saw. Nature, 630-631.