Začiatok štvrtohorného zaľadnenia 

V súčasnosti sa naša Zem a klíma nachádza vo fáze icehouse, teda v epoche kedy je v istej miere na zemeguli prítomný permanentný ľad v oblasti pólov. Takéto podmienky sú pre našu Zem relatívne vzácne, nakoľko väčšinu času sa nachádza Zem v klimatickej fáze hothouse. Ak uvážime, že zaľadnenie nastalo relatívne nedávno, tak trvá už približne 11 miliónov rokov. Naproti tomu, predtým sa s veľkou pravdepodobnosťou ľad na zemi v oblasti pólov nenachádzal od čias Karbónu, čo bolo v čase prvohôr pred 300 miliónmi rokmi. To len pre ukážku, aby sme si uvedomili, že v podstate 300 miliónov rokov panovalo na Zemi teplejšie a tropické podnebie a "len" posledných cca 11 miliónov rokov sú podmienky relatívne chladnejšie. Nám sa 11 miliónov rokov môže zdať ako neskutočne dlhá doba, ale z hľadiska geologického času ide o pomerne krátke obdobie. Mali by sme si tak uvedomiť, že pre našu Zem je aj súčasná klíma z hľadiska geologického času relatívne studená. Žijeme v piatom zaľadnení.

Na začiatok by sme si mali povedať, ako je možné, že naša Zem sa z tropickej epochy hothouse, relatívne pravidelne v geologickej histórií ponorí do chladnej etapy icehouse. Väčšinu času naša Zem od jej vzniku prežila v omnoho teplejších podmienkach, ako je tomu dnes. Dokonca sa predpokladá, že 90% veku Zeme, neboli zaľadnené ani polárne oblasti. Ak sa na Zemi ochladí natoľko, že sa na jej povrchu vytvorí permanentný ľad, hovoríme o epoche icehouse alebo tzv. Veľkej dobe ľadovej. Nemýľme si to s klasickými dobami ľadovými, ktoré sa striedajú v súčasnej epoche štvrtohôr, to je len podmnožina väčšieho geologického obdobia. K veľkej dobe ľadovej dochádza, ak sa na Zemi ochladí podpriemerne vzhľadom k geologickému času a vytvorí sa ľad na póloch. Prečo k tomu dôjde? 

Tento mechanizmus nám nie je veľmi známy. Vieme z geologických dôkazov, že takéto ochladenia našu Zem postihli minimálne 5 krát a vieme aj približný čas kedy sa tak stalo. Vieme odhadnúť približný rozsah zaľadnenia a pod. Ale nevieme, čo to spôsobuje. Máme len rôzne hypotézy a predpoklady. Faktorov bude pravdepodobne viacero. Medzi základné hypotézy, ktoré dokážu prepnúť Zem z tropickej epochy do ľadovej sa predpokladá:

• Kozmoklimatológia
• Orografická teória (rozmiestnenie kontinentov a horstiev na zemi)
• Masívna zmena morských prúdov (zmena redistribúcie tepla oceánmi)

V prvom rade k éram icehouse nedochádza periodicky, ale z geologických dôkazov sa zdá, že výskyt je viac menej chaotický, pričom ide vzhľadom na geologický čas o relatívne krátke a veľmi chladné etapy, v porovnaní s podmienkami v ére greenhouse. Kozmoklimatológia prišla s vysvetlením kozmického žiarenia, pri prechodoch slnečnej sústavy ramenami galaxie. Podľa tejto hypotézy by ale malo potom k zaľadneniam dochádzať viac menej periodicky, nakoľko prechod ramenami je periodická záležitosť vyskytujúca sa každých približne 200 miliónov rokov. Podľa autorov hypotézy, vykazuje miera korelácie s kozmickým žiarením až 66%.[1] podstatou je to, pri prechode ramenami galaxie sa zvýši množstvo kozmického žiarenia dopadajúceho na zem a ďalšie klimatické hypotézy predpokladajú vplyv kozmického žiarenia na klimatický systém Zeme, najmä čo sa týka tvorby a množstva oblačnosti. Zmeny v oblačnosti môžu spustiť následne ďalšie spätné väzby atď. Avšak táto hypotéza bola aj kritizovaná. V poslednom období sa samozrejme počíta s vplyvom CO2 aj na globálne zaľadnenia a niektoré hypotézy sa snažia éry icehouse a greenhouse vysvetliť primárne vplyvom CO2 ako skleníkového plynu. Vo vede je momentálne samozrejme takáto interpretácia veľmi populárna, avšak rovnako ide len o hypotézy. Dokázané neboli žiadne. Okrem toho sa ukázalo pri podrobnom výskume z ľadovcových vrtov, že CO2 je síce v korelácií s teplotou počas štvrtohorných dôb ľadových, avšak nárast CO2 nastáva až po oteplení ako následok oteplenia, nie jeho prvotná príčina, o čom si povieme viac neskôr.

Ako "naštartovať" zaľadnenie / Ako "zapnúť" veľkú dobu ľadovú? 

S istotou môžeme povedať jednu vec. Na spustenie éry icehouse na zemi musia byť splnené isté geomorfologické a geologické podmienky. Inak k zaľadneniu pólov nedôjde ani vtedy, aj keby boli splnené povedzme podmienky v hypotézach vyššie. V prvom rade ide o rozmiestnenie kontinentov a litosferické dosky. K veľkým zaľadneniam dochádzalo hlavne vtedy, keď sa v blízkosti pólov nachádzala dostatočne veľká pevnina. V 4. zaľadnené prakontinent Gondwana migroval cez južný pól a v súčasnosti sa po odtrhnutí Antarktídy od Austrálie práve tá nachádza v oblasti pólu. V oblasti severného pólu sa nachádza severná Amerika a Európa, na ktorej sa dokáže vytvárať ľadový štít. Ľadovce sa totižto omnoho ľahšie tvoria na pevnine ako v oceáne. Súčasné štvrtohorné zaľadnenie sa rapídnejšie naštartovalo približne pred 2 až 2,5 miliónmi rokmi, kedy sa začalo rapídnejšie ochladzovať a teploty poklesli prvýkrát za milióny rokov predchádzajúcich, aj hlbšie pod súčasné hodnoty. Prečo k tomu došlo tak o tom nevieme takmer nič. Môžeme len konštatovať fakty, o ktorých sa domnievame, že k tomu rapídnejšie prispeli, prípadne enormne znásobili už beztak prebiehajúce ochladenie, v zmysle masívnejších spätných väzieb.

Ako sme napísali približne v tomto období nastali viaceré geomorfologické faktory súčasne, ktoré mohli odštartovať kumuláciu ľadovcov na severe a na juhu. A čím bola Zem viac pokrytá ľadom a snehom, tým viac žiarenia odrazila späť do vesmíru a ochladenie sa zvýraznilo, čo viedlo k ďalšej akumulácií ľadu atď. naštartovala sa tak akási špirála pozitívnych spätných väzieb, ktoré viedli k tomu, že Zem už nedokázala uniknúť z ochladzovacej špirály. Približne v tomto období nastal výzdvih Himalájí zhruba na dnešnú úroveň. Z geologickej teórie platí, že čím viac horstiev a vysokých pohorí sa na Zemi nachádza, tým sú podmienky pre zaľadnenia prijateľnejšie, lebo svojou výškou a rozsiahlosťou ovplyvňujú vzdušné prúdy a v neposlednom rade predpokladáme aj vplyv na vývoj a rozmiestnenie tlakových útvarov, ktoré už priamo ovplyvňujú aj to, čomu vravíme ráz počasia. Takže výzdvih Himalájí spôsobil bariéru naprieč takmer celou Áziou, čo spôsobilo že tropický vzduch z juhu už nedokázal zasiahnuť sever a naopak, arktický vzduch nedokázal preniknúť viac na juh. Z klimatického hľadiska hovoríme o tzv. orografickej teórií, ktorá vo veľkých časových škálach formuje klimatický systém.

V súčasných dobách ľadových sa totižto kontinentálne ľadovce masívne tvoria na severe amerického kontinentu, ale aj v celej severnej Európe. V severnej oblasti, ktorej zodpovedá dnešná Sibír sa masívne ľadovce nevytvorili v dobe ľadovej najmä kvôli absencií zrážok. Avšak masívna pevnina v blízkosti severného pólu (kontinentálna časť Ruska a severnej Ázie) spôsobuje, že sa tu najmä v zime vytvára extrémne chladná vzduchová hmota. Isto ste o nej počuli aj z predpovedi počasia. Prevažne ide o Sibírsku tlakovú výš. Tá sa dokáže vytvoriť aj vďaka Himalájam, ktoré ako extrémne vysoké horstvo blokuje prísun tropického vzduchu z juhu na sever, takže vzduchové hmoty sa menej premiešavajú.

Vďaka tejto prekážke je táto arktická vzduchová hmota v zime silnejšia a chladnejšia ako napr. vzduchová hmota nad severnou Amerikou. Okrem toho tento systém spolu s horstvom Himalájí do veľkej miery riadi aj mechanizmus a fungovanie monzúnu v JV Ázii. Topografia a rozloženie kontinentov tak majú v geologickom meradle nezanedbateľný vplyv, na klimatický systém a podnebie. Horstvá vytvárajú prekážky pre prúdenie vzduchových hmôt, čím ovplyvňujú charakter vznik vzduchových hmôt a z nich vznikajúcich tlakových útvarov, ktoré následne určujú klimatický ráz v globálnom meradle. Na základe toho má napr. Severná Amerika odlišný charakter podnebia, ako Európa. V Severnej Amerike kde majú horstvá prevažne poludníkový charakter chladný arktický vzduch preniká voľne až do južných štátov USA. Naproti tomu v Európe, kde majú pohoria rovnobežkový charakter, pôsobia ako blokáda arktickému vzduchu. V Neapole v Taliansku tak vládne príjemná subtropická klíma napriek tomu, že Neapol sa nachádza v rovnakej zemepisnej šírke ako New York. To je spôsobené jednak teplým Golfským prúdom, ale aj geomorfológiou. Chorvátske pobrežie, naša obľúbená dovolenková destinácia, je chránené pred prenikaním chladných arktických vzduchových hmôt pohoriami Dinárov, čo spôsobuje omnoho teplejšie zimy ako napr. v bulharských letoviskách pri Čiernom mori. Aj napriek tomu, že tie sa nachádzajú južnejšie. Podobných príkladov je mnoho. Predpokladá sa, že súčasne geologické ochladenie a vznik posledného zaľadnenia spôsobili do značnej miery aj tieto faktory. Po Alpínskom vrásnení sa vyzdvihli súčasné pohoria vrátane Himalájí. Kontinenty sa posunuli viac na sever, Himaláje spôsobili, že v oblastiach Ruska sa začala formovať mohutná Sibírska tlaková výš, ktorá značne v zimných mesiacoch ochladzovala rozsiahle oblasti, čo spôsobilo postupný vznik ľadovcových príkrovov.

Ďalšie významné geomorfologické zmeny sa odohrávali v mori. Oceány totižto akumulujú a distribuujú obrovské množstvá tepelnej energie a spoluvytvárajú klimatický systém. Teplé morské prúdy priamo ovplyvňujú aj počasie nie len na priľahlej pevnine, ale aj ďaleko vo vnútrozemí. Veď takému Golfskému prúdu vďačí celá severná Európa, ale aj naše územie relatívne miernejšiemu podnebiu, a najmä teplejším zimám a menej horúcim letám, aké by nám podľa geografickej polohy prináležalo. Systém morských a hlbokomorských prúdov nazývame termohalinnou cirkuláciou a celý tento systém tvorí akési ústredné kúrenie našej Zeme. Približne pred 2,5 miliónmi rokmi, tesne pred výrazným ochladením a vzniku ľadovcov na severnom póle a v Grónsku nastali v tomto systéme významné udalosti. Predovšetkým predtým počas celých treťohôr fungoval akýsi masívny prúd, ktorý obtekal celú Zem a distribuoval teplo z trópov relatívne rovnomerne.

Obrázok 4 Termohlalinné prúdenie v strednom Eocéne ZDROJ: podkladová mapa: Paleomap project Scotese 

Tento prúd ako vidieť aj na obrázku, fungoval v tropickej epoche Eocén a aj dlho potom. Potom však nastali geologické zmeny, ktoré zmenili prúdenie dosť výrazne. Tepelný vzorec distribúcie tepla oceánmi, bol narušený minimálne pre polovicu zemegule. V prvom rade sa spojila severná Amerika s južnou v oblasti Panamskej šije, čím sa tento masívny prúd prerušil a odklonil na sever smerom k Európe a Grónsku. Dnes ho poznáme pod názvom Golfský prúd. Predtým ešte pravdepodobne došlo k odtrhnutiu Antarktídy od Austrálie, pričom Antarktída "migruje" cez južný pól a okolo nej sa vytvoril obrovský a studený prúd, tzv. Západný príhon. Golfský prúd prenikol hlbšie na sever, čím spôsobil ohriatie severných vôd, ale zároveň na styku so studeným arktickým vzduchom v oblasti Grónska a teplých vôd sa vytvorili systémy Islandskej tlakovej níže, ktorú aj dnes poznáme. To spôsobilo v tejto dovtedy zrejme suchej oblasti to, že tu rapídnejšie vzrástol výpar, vlhkosť a zrážky. Keďže v tejto oblasti panovalo už vtedy chladno, tak zrážky boli v podobe snehu a začali sa tu postupne formovať ľadovce, najmä v Grónsku a v oblasti pólu aj morský ľad.

V oblasti okolo Antarktídy sa rapídne ochladzuje a vzniká tu nový studený prúd, ktorý neprerušene obteká okolo celej Antarktídy - Západný príhon. Ten miestami vystupuje viac na sever a tak odnáša chladnú vodu od južného pólu bližšie k rovníku. To malo veľké následky na ochladenie a hlavne vysúšanie niektorých častí južnej Ameriky, južnej Afriky a Austrálie. Ďalším dôsledkom bolo narastajúce sucho. Vlhkomilné rastliny, tropické lesy ustupujú a nahrádzajú ich rozsiahle trávnaté oblasti, prípadne iné ekosystémy. Vyvíjajú sa púšte a to najmä Sahara, ktorá však nebola v žiadnom prípade tak veľká ako dnes. Ešte stále bola viac "zelená". Ďalej sú to púšte v Austrálii, ale čiastočne aj Gobi a Kalahari.

S postupnou zmenou vzdušnej a termohalinnej cirkulácie sa naštartovali zrejme ďalšie spätné väzby, ktoré len urýchlili ochladenie. Keďže bolo suchšie, viacero ekosystémov sa zmenilo na púšť. Suchá Zem odrazí viac slnečného žiarenia ako les. (albedo efekt) U snehu je to ešte viac. Keďže vznikali ľadovce, tie odrážali viac slnečného žiarenia, čím sa efekt znásobil. V blízkosti pólov sa nachádzalo dostatok pevniny na tvorbu kontinentálnych ľadovcov. Približne v čase pred 5 - 2,5 miliónmi rokmi, je ešte stále väčšinou teplejšie ako dnes predpokladá sa v priemere o 2 - 3,5 °C. teplejšie, čo už nie je až tak významné a o tropických či subtropických podmienkach v našej oblasti, nemôže byť ani reči. Klíma už bola miernejšia a aj rastlinstvo v tomto období u nás predstavovalo takmer súčasný stav, aj keď bolo pravdepodobne viac teplomilnejších druhov aj severnejšie. Rapídnejšie ochladenie začína až začiatkom štvrtohôr.

[1] Veizer, Shaviv. (2000). Dostupné online: Celestial drive of Phanerozoic climate

Klíma v štvrtohorách: 

Môžeme teda konštatovať, že masívna zmena podnebia, ktorá postupne nastáva začiatkom štvrtohôr s postupným nástupom aj chladnejších období, bola spôsobená pravdepodobne viacerými faktormi súčasne, avšak veľmi významnú úlohu na naštartovaní ochladenia museli zohrávať významné zmeny, ktoré nastali v geologickom meradle. Hlavne výzdvih Himalájí a iných vysokých pohorí, spojenie severnej Ameriky s južnou a mnohé iné, dielčie, geomorfologické procesy, ktoré narušili významne morské, oceánske a vzdušné prúdenia, minimálne pre polovicu sveta.

Približne pred 1,8 mil. rokmi nastáva v geológií epocha, ktorú nazývame štvrtohory prípadne pleistocén. Pre toto obdobie, teda posledných 1,8 milióna rokov, je charakteristické pravidelné striedanie chladných a dlhých období s výraznými teplotnými výkyvmi, ktoré nazývame doba ľadová už v našom, pravom zmysle slova. Pre tieto dlhé obdobia je typické rozšírenie pevninských ľadových štítov na severe, ktoré sú oproti súčasnosti omnoho rozsiahlejšie a pokrývajú veľkú časť severnej Ameriky, Európy a časti Ázie. Tieto etapy sú vystriedané omnoho kratšími cyklami teplejšej klímy, kedy hovoríme o období medziľadovej doby. V takejto nezvyčajne teplej dobe, netypickej pre klímu štvrtohôr, žijeme aj v súčasnosti. Pre medziľadové doby je typický ústup zaľadnenia, nárast zrážok a v porovnaní s klimatickými zmenami s dobami ľadovými sú tieto obdobia aj teplotne nezvyčajne pokojné. Nedochádza k rapídnejším teplotným zmenám. Teplé medziľadové doby tiež označujeme pojmom interglaciál a ľadovú dobu termínom glaciál. Treba si uvedomiť fakt, že interglaciál v porovnaní s glaciálom trvá relatívne 10 krát kratšie. Spočiatku pred 1,8 mil. rokmi boli doby ľadové menej výrazné a teplotné zmeny v porovnaní s teplejšími obdobiami neboli tak markantné. Obdobia chladu trvali priemerne 40 000 rokov. Posledný milión rokov sa však tieto pomery zmenili a zmenila sa aj cyklicita na 100 000 rokov. Posledných osem až 12 dôb ľadových tak bolo omnoho chladnejších ako doby predchádzajúce, a aj omnoho dlhších. Naproti tomu doby medziľadové sa javia z paleorekonštrukcií za posledný milión rokov o niečo teplejšie ako predtým, avšak v relatívne krátkom trvaní, zväčša len 8 000 a výnimočne 20 000 rokov. Teploty dosahovali v predchádzajúcich medziľadových dobách pravdepodobne o niečo vyššie hodnoty, ale boli kratšie. V súčasnosti my žijeme v dobe medziľadovej už 10 až 12 000 rokov, takže čisto štatisticky by mala byť naša medziľadová doba už ďaleko za svojou polovicou. Ale o tom si povieme viac neskôr a podrobnejšie. Poďme sa pozrieť trochu na teóriu a ako vôbec tieto, pre ľudstvo veľmi dôležité vedecké teórie vznikli, a čo vlastne všetko vieme o týchto chladných obdobiach. O aké dôkazy sa opierame, a najmä to najdôležitejšie, čo spôsobuje tak masívne teplotné zmeny posledný milión rokov? 

Vznik teórií glacializmu a polyglacializmu 

Dnes už celkom presne vieme, čo je doba ľadová. Vieme, že plesá v našich Tatrách sú pozostatkom ľadovcov, keď voda z roztápajúceho sa ľadu vyplnila rôzne dutiny a vytvorila tak krásne jazerá. Vieme, že doliny v tvare U pokrývali ľadovce v chladnejších dobách. Lenže toto všetko sa nevedelo vždy. Nebolo to tak dávno, keď si napríklad ľudia mysleli, že tatranské plesá sú v podstate pozostatkom nejakých morí prípadne dokonca, že sú cez podzemie spojené s morami. Tak vznikol napr. aj názov najväčšieho plesa v Tatrách, Morské oko. V Tatrách dokonca rôzne inštitúty skúmali príliv a odliv, ktorý sa tu vraj pozoruje a v plesách vraj nachádzali zvyšky dreva, ktoré identifikovali ako vraky lodí. Ale poďme späť do vedeckej reality.

Takéto názory aké sme popísali vyššie panovali vo vedeckej obci ešte v 19. stor. myšlienka glacializmu, t.j. dôb ľadových neprichádzala do úvahy, aj keď mnohí prírodovedci už v dávnejších dobách, predpokladali rozsiahle zaľadnenia horských oblastí, nakoľko napr. v Alpách sa ľadovce nachádzali a skúmali sa. Už v 18. storočí niektorí bádatelia vyslovovali hypotézy, že veľké balvany, ktoré boli posiate po alpských údoliach, musel na ich miesto dotlačiť obrovský ľadovec, ktorý musel byť podľa pozorovaní omnoho väčší ako v súčasnosti. V roku 1836 začal vo švajčiarskych Alpách pôsobiť biológ Louis Agassiz, ktorý prišiel s teóriou glacializmu. Vyslovil hypotézu, že Švajčiarsko muselo niekedy dávno vyzerať ako súčasné Grónsko. A išiel ešte ďalej. Podľa neho musela značná časť severnej Európy a Ameriky byť pokrytá obrovskými ľadovcami, keďže georeliéf severných častí kontinentov bol náramne podobný rôznymi formami reliéfu zaľadnených údolí. Napríklad tzv. bludné balvany rôznych rozmerov, ktoré boli nachádzané všade po severnej Amerike a Európe, ale rozmerovo a geologicky vôbec nezapadali do miestnej geológie. Tieto balvany boli súčasťou kontinentálneho ľadovca, ktorý ich niesol v sebe tisíce rokov. Po roztopení samozrejme balvany ostali na mieste stovky, ba až tisíce kilometrov od miesta, odkiaľ ich ľadovce svojou silou vytrhli a preniesli. No to nikto vtedy netušil. Uvedomme si, že to bolo v časoch kedy ľudstvo ešte ani nepoznalo Antarktídu. Všeobecne sa predpokladalo, že tieto balvany sú pozostatkom biblickej potopy. Takže keď Agassiz publikoval svoju teóriu, väčšina aj vedeckej obce samozrejme pokladala takéto hypotézy v tomto období za číry nezmysel. Začala sa takmer 50 rokov trvajúca názorová, vedecká "vojna", kým sa hypotéza Agassiza potvrdila. Ako sme písali aj v úvode, ľudstvo sa odjakživa ťažko vyrovnávalo s myšlienkou, že klíma by sa mala meniť. O to ťažšie ak išlo o takú relatívne šokujúcu hypotézu.

Okolo roku 1880 začal nemecký geograf Albert Penck, študovať glaciálne sedimenty v Alpách. Dospel k záverom, že tieto sedimenty sa nachádzajú minimálne v štyroch rôznych úrovniach. Okrem toho tieto úrovne boli oddelené hnedou lesnou pôdou, ktorá akosi nezapadala do glaciálnych sedimentov. Javilo sa, že tieto pôdy vznikali v teplejších obdobiach, takže evidentne museli byť chladné etapy striedané teplejšími. Tak sa postupne dospelo k teórií polyglacializmu, teda že na zemi sa museli striedať ako na hojdačke obdobia nesmierne chladné a teplé. Podľa nálezov sa v oblasti Álp rozlišovali štyri, neskôr šesť dôb ľadových, pomenované podľa nemeckých riek Günz, Mindel, Riss a Würm. Neskôr sa k nim pridal Donau a Biber. Vo vedeckej obci sa tak ustálil fakt, že posledný milión a pol rokov sa na zemi vystriedalo minimálne 6 dôb ľadových, ktoré striedali teplejšie medziľadové doby. V tomto období sa ešte dĺžka medziľadových období predpokladala omnoho dlhšia, ako je tomu známe dnes. Vedci sa domnievali, že medziľadové doby trvajú niekoľko desiatok tisíc rokov. Zrodila sa tak tzv. kvadroglaciálna teória, nakoľko sa všeobecne predpokladala existencia minimálne 4 dôb ľadových. Táto teória bola akceptovaná až do 60tych rokoch 20. storočia.

Prevratné zmeny priniesol až prieskum morského dna a hlbokomorských sedimentov v rámci studenej vojny a dopytu po surovinách. Prieskum morského dna priniesol aj nové poznatky a izotopovú metódu výskumu proxy dát pomocou izotopov kyslíka. O tejto metóde sme už písali vyššie. Išlo o prevratnú metódu, lebo sedimenty odhalili omnoho väčší počet dôb ľadových, ako sa dovtedy predpokladalo. Na súši prebiehal ďalší výskum, najmä na sprašiach, čo je akýsi svetlohnedý, pieskovitý sediment, naviaty v časoch suchej a studenej klímy. je nepochybné, že spraše vznikali aj na našom území v časoch glaciálov. V bývalom Československu boli významní priekopníci v tejto oblasti geológovia Jiří Kukla a Vojen Ložek. Študovali sprašové polohy v oblastiach jám odhalených kvôli výstavbe tehelní v Prahe, na Kutnej Hore a na Červenom kopci v Brne. Jiři Kukla predpokladal výskumom sprašových polôh, ktoré boli oddelené hnedými a černozemnými pôdami, vznikajúcich v teplejších obdobiach, minimálne 15 dôb ľadových. O týchto poznatkoch napísal niekoľko prác a tieto zistenia sa značne zhodovali s dôkazmi z mora. V 60tych a 70tych rokoch ďalšie výskumy hlbokomorských sedimentov a sprašových tabúľ v strednej Číne poznanie ešte rozšírili. Nastupuje myšlienka polyglacializmu. Významné a prevratné objavy s výskumu paleoklimatológie a sprašových polôh na súši, prevádzal aj významný americký vedec a československý rodák, paleoklimatológ, Jiří George Kukla. Jeho objavy v sprašových sérií odhalili za posledných takmer 3 milióny rokov, viac ako 50 chladných epoch na základe sprašových sérií a geologických výskumov.

Ďalším prevratným výskumom v tejto oblasti boli ľadovcové vrty, ktoré definitívne potvrdili teóriu polyglacializmu, nakoľko údaje získané z vrtných jadier ľadovca sa zhodovali s dátami morských sedimentov časovo aj teplotne. V roku 1989 vedci z Európy a USA odštartovali projekt vrtov v Grónsku. Išlo o Greenland Ice Core Project (GRIP) a neskôr Greenland Ice Sheet Project 2 (GISP2). V Antarktíde sa uskutočnilo niekoľko vrtov, azda najznámejší v blízkosti jazera Vostok. S týmto vrtom začal Sovietsky zväz v roku 1980, avšak vzhľadom na technické problémy sa nedostali do požadovanej hĺbky. Úspešný bol až štvrtý vrt v roku 1998, kde sa dosiahla konečná požadovaná hĺbka vrtu, rekordných 3623 metrov. Pomocou tohto vrtu sa dá určiť klíma v Antarktíde za posledných 420 000 rokov. Neskôr asi 500 Km od jazera Vostok začali práce na vrtu s označením Dome C. Projekt spustili tímy vedcov z celého sveta s označením European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA). Podarilo sa získať údaje za posledných 740 000 rokov.[1] Všetky tieto vrty boli podkladom pre stovky vedeckých prác a grafické výstupy, z ktorých všetky sa dajú dohľadať v rôznych podobách na internete vo vedeckých časopisoch a prácach. Čo je dôležité, vrty do seba zapadajú a navzájom korelujú aj s morskými sedimentami a výskumami na súši v sprašových polohách. Máme tak spoľahlivé dáta na analýzu dôb ľadových za posledných takmer milión rokov. Tieto výskumy odhalili nespočetné množstvo dôb ľadových a medziľadových. Okrem toho z bubliniek "uväzneného" vzduchu v ľadovci, dokážu vedci určiť zloženie atmosféry v dávnych dobách. V ľade ostali tiež uviaznuté rôzne iné tuhé častice ako sadze a napr. popol po veľkých sopečných erupciách v dávnych dobách a erupciách supervulkánov. Ale napríklad sa zistilo aj menšie znečistenie atmosféry približne v období Rímskej ríše. Nálezy sa zhodujú s dobou, kedy Rimania prenikli do Británie, kde ťažili galenit a spracovávali ho na olovo, čím nepatrne prispeli aj k znečisteniu atmosféry, ktoré sa prejavilo dokonca aj v Grónsku.[2] Z bubliniek uväznených plynov sa dá napr. pomerene presne určiť aj obsah skleníkových plynov v atmosféry v dávnych dobách. Vrty nám teda odhalili veľa neznámeho a poskytli veľmi hodnotné dáta, ktoré pomohli vyskladať klimatickú mozaiku. Samozrejme má to svoje limity a nepresnosti, ale v hrubších rysoch ide o spoľahlivé a nesmierne hodnotné dáta. Nevýhodou je, že hlbšie vrstvy sú ťažšie čitateľné a čím ideme hlbšie do minulosti, tým logicky vzrastá aj miera neistoty. Ale tak je to so všetkými proxy dátami. Ďalej nezabúdajme na prevratný výskum v oblastí izotopov kyslíka, ktorý sme tu už niekoľko krát spomínali a na ktorých je postavených viacero teplotných radov. Ide o výskumy Jamesa Zachosa z roku 2001.

[1] Žiak, M. (30. 11 2016). avalanche.sk. Dostupné na Internete: Z ľadovcov vieme určiť až 800 tis. ročnú históriu klímy a to vďaka analýzam vrtov ICE Core GRIP, GISP2 a Vostok:

[2] Luhr a kol. (2003). Zem. Ikar.

Chronológia a datovanie glaciálov

Po týchto prevratných objavoch zažíva vedecký boom nie len klimatológia a paleoklimatológia, ale aj množstvo iných vedeckých oborov, ako napr. glaciológia, geomorfológia, paleoekológia a mnoho ďalších. Čoskoro vzniká množstvo rôznych výskumov a paleovýskumov v rôznych častiach sveta. Najdôležitejším poznatkom bolo, že sme tu od začiatku štvrtohôr, teda pleistocénu, mali omnoho viac dôb ľadových a medziľadových, ako si vedci pôvodne mysleli. Zrazu nebol problém určiť počet, ale zaviesť nejakú chronológiu a postupnosť. Čo už považovať za glaciál a čo za interglaciál? Momentálne ani dnes nemáme jeden, univerzálny chronologický a názvoslovný systém, ktorý by jednotlivé doby pomenoval. Vzniklo hneď niekoľko názvoslovných systémov. V Európe sa zvykne používať systém alpský. V severnej Európe vznikol systém nordický a v USA zas americký. Okrem toho existujú aj systémy britské či ruské. Posledná ľadová doba sa tak v Európe zvykne nazývať Würm, v nordickom systéme Visla, Rusi hovoria o epoche Valdaj a v severnej Amerike sa nazýva Wisconsin.

Tieto systémy vnášajú do chronológie značný chaos, okrem toho časovo mnohé systémy nekopírujú presne teplotné zmeny. Napríklad systém Riss, bola v Európe predposledná a extrémne chladná ľadová doba, avšak časovo je takto ohraničený vek cca 500 tis. - 128 000 rokov pred súčasnosťou. Z hľadiska paleodát prebehli minimálne v tomto období viacero dôb ľadových a medziľadových, takže nešlo o ucelenú a jednotnú dobu ľadovú. Pri analyzovaní podnebia sa tak nevyhnem aj miešaniu jednotlivých systémov, čo je pre zložitosť týchto systémov vo vede a paleoklimatológií bežná prax.

Koľko dôb ľadových sme tu už teda mali? Od začiatku štvrtohôr, teda posledných 1,7 milióna rokov ich bolo niekoľko desiatok, pričom doby ľadové nemali rovnaké parametre. Dá sa povedať, že každá bola niečím špecifická a výnimočná. Predkovia dnešného moderného človeka sa po boku Neandertálcov začínajú objavovať pravdepodobne len koncom predposlednej ľadovej doby, zhruba pred 150 000 rokmi.

Koľko teda bolo dôb ľadových? Na túto otázku sa ťažko odpovedá, nakoľko sa líšili svojou dĺžkou, teplotou a trvaním. Spravidla môžeme z proxy dát odhaliť, že striedanie dôb ľadových s medziľadovými začalo pred 2,5 až 3 miliónmi rokmi, keď sa ochladzovalo pod dnešný stav. Avšak prvotné doby ľadové neboli nejako výrazne chladné, pravdepodobne bolo len mierne chladnejšie ako v súčasnosti a mohutné, kontinentálne ľadovce sa pravdepodobne nevytvárali. Pred zhruba dvoma miliónmi rokmi, už dáta vykazujú chladnejšie periódy aj keď nie tak studené. Na druhej strane teploty ani v medziľadových dobách pravdepodobne nevystúpili nad dnešný stav. Striedali si obdobia chladu a mierneho oteplenia, pričom ich trvanie bolo približne zhodné po približne 40 000 rokov. Išlo o mnoho cyklov. Situácia sa zmenila pred 1 až 1,3 miliónmi rokmi, kedy sa cykly akoby "prepli" na hodnotu 100 000 rokov, ochladenie bolo väčšie a takmer určite sa vytvárali aj rozsiahle ľadové štíty na kontinentoch. Doby medziľadové boli kratšie a buď teplejšie, alebo o niečo chladnejšie ako súčasný interglaciál.

Takže určiť presný počet dôb ľadových je dosť problematické. Záleží čo budeme považovať za "pravú" dobu ľadovú, a čo za nejaký chladný výkyv, nakoľko aj samotné doby ľadové a medziľadové majú teplejšie a chladnejšie vrcholy. Dáta zo súše, napr. sprašové polohy, odhaľujú minimálne 15 dôb ľadových a medziľadových v oblastiach strednej Európy, ako sme písali vyššie. Sprašové polohy však odhalia len relatívne dlhšie chladné obdobie, kedy sa dokážu vytvoriť v relatívne suchom a veternom počasí, bez vegetácie. Takéto podmienky však musia trvať tisíce rokov, sprašové "archívy" nám tak samozrejme nemusia odhaliť a ani neodhaľujú všetky cykly, najmä tie teplejšie, keď tu nebola tundra ale zachoval sa les, alebo lesostep. Omnoho viac dôb ľadových odhalili sedimentárne metódy z dna oceánov. Niektoré zdroje uvádzajú až 50 ľadových epoch, vystriedané teplejšími obdobiami. Nie vo všetkých ale museli panovať nesmierne mrazivé podmienky, dokonca je veľmi pravdepodobné, že vo väčšine prípadov sa len rapídnejšie ochladilo a veľké kontinentálne ľadovce sa nevytvorili, dokonca pravdepodobne neustúpila ani lesná vegetácia. Napriek tomu, bolo chladnejšie ako dnes. Takže zdroje sa rôznia.

Aby sme v tom nemali chaos, tak môžeme predpokladať, že za celé štvrtohorné obdobie sa tu vystriedalo pravdepodobne niekoľko desiatok dôb ľadových. Zdroje uvádzajú okolo 50 chladných epoch/výkyvov. Avšak extrémne chladné doby ľadové, kedy sa s najväčšou pravdepodobnosťou vytvorili aj masívnejšie ľadovce na kontinentoch, les ustúpil ďaleko na juh a v našej oblasti Európy panovali suché a ľadové podmienky, tak takýchto období bolo minimálne 15, niektoré zdroje uvádzajú 18 až 22 cyklov. Môžeme teda povedať, že posledné dva milióny rokov sme tu mali niekoľko desiatok dôb ľadových. Z hľadiska tohto obdobia, je práve obdobie v ktorom žijeme momentálne, nezvyčajne teplé. Vzhľadom na posledné 2 milióny rokov je klimatickou vzácnosťou. Naši prví predkovia a ľudia spadajú len do poslednej doby ľadovej. Moderní ľudia tak jednoznačne zažili dobu ľadovú v svojej plnej sile.  

Klíma posledných 1,3 milióna rokov: 12 dôb ľadových 

Približne v tomto období začínajú doby ľadové s periodicitou približne 100 000 rokov. Český kvartérny geológ Vojen Ložek, charakterizuje tieto obdobia nasledovne: Spravidla môžeme rozlíšiť včasný glaciál, pleniglaciál a neskorý glaciál. Doba ľadová nenastupuje väčšinou rýchlo, ale pozvoľným ochladzovaním, pričom aj prvých 30 000 rokov môžu byť podmienky relatívne prijateľné. Teploty na našom území sú vo včasnom glaciáli od -1 až +4 °C. zrážky sú 200 - 400 mm. Prvých niekoľko tisíc rokov sa ešte udržuje v tomto období súčasná vegetácia a postupne prechádza do parkovitej tajgy. Najchladnejším obdobím je pleniglaciál - najväčšie ochladenie. V tomto období je naše územie chladnou stepou, na ktorej sa formujú spraše. Teploty sú v priemere -3 až -5 °C a zrážok je málo len 100 - 200 mm ročne. Potom nasleduje neskorý glaciál, kedy sa oteplí a v podstate podmienky, teploty a zrážky sú totožné so včasným glaciálom. Osobité postavenie má interglaciál - doba medziľadová. Je to relatívne veľmi krátke obdobie, no teploty sa môžu vyšplhať aj nad dnešný stav. Teplota v našich podmienkach bola v týchto obdobiach 8 - 12 °C a zrážok od 700 - 1000 mm. V tomto období je na našom území les, tvoria sa hnedé pôdy a prebieha silnejšie chemické zvetrávanie.[1]

Teplejšiemu obdobiu glaciálu sa zvykne hovoriť aj interštadiál a chladné obdobie (jadro) glaciálu sa tiež označuje aj ako štadiál. Okrem toho posledná doba ľadová nám odhaľuje znepokojivé teplotné zmeny, za relatívne krátke časové obdobie, ktoré nastávali v dobách ľadových. Išlo o relatívne prudké oteplenia a ochladenia rádovo v hodnotách až niekoľkých °C, ktoré pravdepodobne dosť výrazne menili podmienky, o čom si povieme neskôr. Svojím spôsobom tak nie sú doby ľadové ani zďaleka monotónne obdobia chladu a ľadu. Práve naopak, podmienky a rozsahy zaľadnení sa pravdepodobne menili výrazne. Ľadovce sa neustále pohybovali, postupovali, inokedy ustupovali a to pravdepodobne veľmi výrazne, prakticky aj v stovkách kilometrov, behom relatívne krátkych časových úsekov. Ide tak o nesmierne dynamické obdobie s veľkými klimatickými zmenami. Omnoho väčšími, aké zažívame v súčasnej medziľadovej dobe.

Pred 1,3 miliónmi rokmi, nastáva obdobie Waal (nordický systém), v alpskom systéme zodpovedá obdobiu Donau - Günz. Vo Waale už rozoznávame približne 3 ľadové doby s periodicitou cca 100 000 rokov a s krátkymi teplejšími medziľadovými obdobiami, ako môžete vidieť na obrázku nižšie.

Po týchto 3 dobách ľadových nasleduje ďalšia, čo zodpovedá alpskému systému Gűnz. Bola to prvá najchladnejšia etapa zrejme od začiatku štvrtohôr, kedy sa vytvorilo aj silnejšie zaľadnenie. Günz sa skončil oteplením, no zrejme sa neoteplilo ani nad dnešnú úroveň, bol to studený interglaciál.

Obrázok 5: Ľadové doby posledných 1,3 mil. rokov, názvy podľa nordického a alpského systému ZDROJ: vrty Epica, Vostok. Šípka úplne vpravo označuje našu súčasnú medziľadovú dobu Holocene, doba v ktorej momentálne žijeme cca 12 000 rokov. 

Ďalej nasleduje dlhá etapa nazvaná Cromercomplex. Ten zahrňuje 4 ľadové a 4 medziľadové doby, ktoré boli celkovo dosť chladné. Klasifikácia je tiež veľmi obtiažna, nakoľko v alpskom systéme zodpovedá celkovo obdobiu Mindel. Taktiež posledný glaciál, ktorý je v popise nazvaný Cromer 4, sa zvykne už v nordickom systéme nazývať Elster. Na konci tejto dlhej a chladnej etapy asi pred 400 000 rokmi, môžeme vidieť teplejší a dlhší interglaciál ako dnes (viď obr.) Ide o interglaciál Rhume. Podľa niektorých odborníkov sú súčasné orbitálne parametre nastavené presne ako v tomto období (Milankovičové cykly), takže náš interglaciál by tak mohol trvať ešte min. 10 000 rokov, než by sa začalo rapídnejšie ochladzovať, niektoré hypotézy zas poukazujú na orbitálne parametre nastavené ako v medziľadovej dobe Holstein. V každom prípade ide len o hypotézy a možné špekulácie.[2] Ak sa pozrieme na obrázok, tak interglaciál Rhume trval približne 30 000 rokov, čo je relatívne dlhé obdobie kontinuálneho teplého podnebia. Teplotne sa táto perióda javí ako teplotne takmer zhodná s našou súčasnou dobou medziľadovou, v ktorej momentálne žijeme. Išlo o nezvykne dlhý interglaciál v porovnaní s ostatnými.

Ďalším typickým glaciálom je v alpskom systéme Mindel. Mindel je v alpskom systéme, už typická doba ľadová. Trval približne 70 tis. rokov. Bolo to dlhé obdobie chladu a pevninský ľadovec sa dostal až takmer na naše územie. Celé Poľsko bolo pod pevninským ľadovcom. Mindel skončil krátkou dobou medziľadovou, kedy sa teploty vyšplhali nad dnešnú úroveň, a to na severnej aj južnej pologuli, čo dokazujú vrty Vostok aj Epica. Mindel je dokázaný aj napr. v Tatrách a dôkazy zaľadnenia Tatier sú aj z tohto obdobia. Rozsah zaľadnenia sa odhaduje ťažko, no niektoré zdroje rátajú naozaj s rozsiahlymi zaľadneniami, dokonca väčšími ako v poslednej dobe ľadovej. Podľa niektorých hypotéz, kontinentálny ľadovec mohol zasahovať až do oblasti Moravskej Brány, čo je prakticky takmer na našom území.

Ďalším obdobím v alpskom systéme je Riss. Aj keď sa toto obdobie označuje v alpskom systéme ako glaciál, bolo prerušené dosť teplým obdobím, ktoré malo rovnaké parametre ako interglaciál, Preto ho môžeme rozdeliť na až dve doby ľadové Riss 1 a Riss 2. Toto krátke oteplenie dokázané v obidvoch vrtoch trvalo zhruba asi len 5000 rokov. Hneď potom sa teplota opäť ponorila hlboko pod dnešný stav. Práve toto obdobie sa považuje za kľúčové v zaľadnení našich veľhôr. Na reliéf Tatier tak malo práve Risské zaľadnenie najväčší dopad, kedy sa vytvoril masívny glaciálny reliéf so "zubatými" vrcholmi Tatier, dolinami v tvare U. Dovtedy boli pravdepodobne Vysoké Tatry pohorie menej alpínskeho charakteru a viac oblejšie, aj keď rozhodne už dostatočne vysoké. Po týchto zaľadneniach vznikli strmé, skalné svahy, hlboké doliny. Význam pravdepodobne malo to, že Riss bola doba oproti Mindelu nie len porovnateľne studená, ale obdobia glaciálneho maxima, t.j. dĺžka trvania mrazivých klimatických podmienok, trvali dlhšie.[3]

Podľa niektorých publikácií sa k nášmu územiu najbližšie ľadovec priblížil v dobe Mindelskej, naopak, najďalej od nášho územia bol v poslednej ľadovej dobe wurmskej. Rozsah zaľadnenia nemusí nutne korešpondovať s nižšou teplotou, ale podstatná je rozhodne dĺžka období permanentného chladu, tzv. "jadra" glaciálu, alebo štadiálu, čo je akási najchladnejšia fáza celej ľadovej doby. V týchto obdobiach nerastie na našom území takmer žiadna vegetácia v podobe stromov, krajina je pokrytá v podstate suchou, ľadovou stepou s ostrovmi stromov v chránených oblastiach prevažne nížin a kotlín (refúgie). Od určitej nadmorskej výšky je len ľadová pustatina, bez vyšších rastlín. Snežná čiara na našom území, t.j. oblasť s výskytom celoročného snehu, bola v našej oblasti pravdepodobne v týchto časoch na úrovni cca 1700 metrov nad morom. Zaľadnené boli okrem Vysokých Tatier aj iné naše vyššie pohoria, prevažne Nízke Tatry, Veľká a Malá Fatra, ale pravdepodobne menšie karové ľadovce do 1-3 Km boli aj na Babej Hore. V dobe Riss bolo zaľadnenie pravdepodobne podobného rozsahu ako v dobe Mindelskej, avšak zdroje sa líšia. Podľa všetkého sa kontinentálny ľadovec zastavil až na severnom úpätí Karpatského oblúka. V dobách glaciálnych maxím v Mindelskej a Risskej dobe, bola pod ľadom značná časť severnej, ale dokonca aj strednej Európy. Ľadovec by v takomto rozsahu dnes siahal až k Prahe a pod ľadom by sa ocitli všetky metropoly severnej Európy, ako aj Berlín a Varšava. Javí sa, že o niečo menší rozsah mohlo mať zaľadnenie v poslednej dobe ľadovej, v porovnaní s predchádzajúcimi dvoma. To môže byť spôsobené aj kratším obdobím glaciálneho maxima, prípadne z tohto obdobia máme celkom presvedčivé dôkazy, o znepokojujúcich, krátkodobých, prudkých otepleniach, ktoré pravdepodobne narúšali nárast ľadovcového príkrovu. Aj keď takáto nestálosť podnebia sa tiež predpokladá aj v predchádzajúcich ľadových dobách, avšak najjasnejšie sú tieto cykly videné v poslednom glaciáli. Rozhodujúca tak zrejme bude dĺžka trvania glaciálneho maxima, relatívne stabilného chladu, kedy môže ľadovec postupovať a nerušene narastať. Taká obrovská masa ľadu sa samozrejme nevytvorí za pár rokov, ale trvalo to pravdepodobne storočia až tisícročia. Avšak čím bol kontinentálny ľadovec väčší, tým pravdepodobne viac ochladzoval atmosféru a bol odolnejší voči krátkodobým a prudkým otepleniam, ktoré aj v dobách ľadových relatívne často nastávali. Okrem kontinentálnych ľadovcových štítov, boli v týchto časoch glaciálnych maxím, oveľa viac zaľadnené aj horské masívy. Alpy pripomínali súčasné Grónsko a ľadovce pokrývali doliny aj nižšie údolia. Zostupovali až do oblasti Pádskej nížiny. Ostali po nich veľké, ľadovcové jazera ako Lago di Garda, Lago di Como, či Ženevské a Bodamské jazero. Ľadovce boli aj v iných pohoriach. Už sme spomenuli naše Karpaty, prevažne Vysoké Tatry a pohoria v Rumunsku a na Ukrajine. Menšie horské ľadovce boli aj v balkánskych pohoriach, tureckých pohoriach a na Kaukaze. Rozsiahle zaľadnené boli Pyreneje, ale dokonca aj Atlas v severnej Afrike.

Eem : predposledná doba medziľadová 

Riss skončil teplým interglaciálom v nordickom systéme nazývanom Eem. Najteplejšia fáza Eemského interglaciálu však bola kratšia a teplejšia ako v Holocén trvala však len cca 4000 rokov. V Eemskom interglaciály bolo teplo najmä v severných zemepisných šírkach. Badať to bolo aj v rozšírení lesov. Les rástol ďaleko severnejšie ako dnes. Listnaté gaštany a teplomilné duby rástli aj v severnej Škandinávii pri meste Oulu. V západnej Európe boli teplejšie najmä zimy. Je teda dosť možné, že priemerná teplota v zime neklesala pod 10 °C, čo zodpovedalo takmer subtropickému podnebiu. To umožnilo prežiť aj mnohým teplomilným zvieratám. Na území dnešného južného Anglicka žili slony a hrochy.[4] Zrejme sa nejednalo o druh tropického hrocha, ale príbuzného druhu ktorý bol prispôsobený zrejme chladnejšej klíme. Slony boli tiež nie typické ako dnes všeobecne známe druhy (slon indický a slon africký), zrejme sa jednalo o geneticky príbuzný druh slona, z ktorého sa neskôr s najväčšou pravdepodobnosťou s narastajúcim ochladením vyvinuli mamuty. V strednej Európe bolo v interglaciály Eem teplejšie o 1 - 2 °C, v lete pravdepodobne až o 5 až 7°C. Názov tejto epochy pochádza od Holandskej rieky Eem, kde sa našli fosílie mäkkýšov druhu Bittium, práve vo vrstvách z tohto obdobia. K tomuto nálezu došlo ešte v 19. storočí. Tieto mäkkýše sa dnes prirodzene vyskytujú v stredomorskej oblasti. Z tohto sa usúdilo, že v tejto dobe museli panovať ešte teplejšie podmienky ako v súčasnosti. Z hľadiska orbitálnych parametrov (Milankovičové cykly), boli teplejšie pravdepodobne hlavne letá na severnej pologuli, a to zrejme o 2-4°C. Zimy boli mierne teplejšie a vlhšie. Vyššie ako dnes bola aj morská hladina, kvôli väčšiemu roztápaniu sa ľadovcov. Hladina svetových morí ležala v teplotnom vrchole Eemu o 6 až 9 metrov vyššie ako v súčasnosti.[5] Veľkou čiastkou k tomu prispelo najmä Grónsko (2 m), ale aj Antarktída. Grónsko sa roztopilo naozaj markantne. Takmer celé južné Grónsko bolo bez ľadu. Stúpajúca hladina mora oddelila Škandináviu, ktorá bola v tomto čase ostrovom.[6]

Pravdepodobne z obdobia Eemu, bol na Slovensku nájdený odliatok lebky Neandertálca v Gánovciach pri Poprade, ale aj v iných lokalitách. Vek sa určil na 105 - 130 000 rokov, čo spadá pravdepodobne do eemskej medziľadovej doby. V tomto období boli rozšírený práve druh neandertálskeho človeka na celej Zemi. Išlo o druh Homo relatívne dosť inteligentného človeka, prispôsobeného na podmienky doby ľadovej. V Európe žili Neandertálci cca od 230 000 po 29 000 rokov pred súčasnosťou. Väčšinu svojej existencie tak prežívali v chladných glaciáloch. Mali zavalité telo so súdkovitým hrudníkom, ako aj široký a vystupujúci nos sú dôsledkom prispôsobenia sa na nepriaznivé podmienky ľadových dôb európskeho stredného a vrchného pleistocénu. Jednou z úloh nápadného nosa bolo zrejme zohrievanie vzduchu pred vstupom do priedušiek a do pľúc.[7] Počas Eemského interglaciálu panovalo aj v našich oblastiach strednej Európy teplejšie podnebie ako v súčasnosti. Dokonca v podtatranskej oblasti z výskumu aj spomínaných travertínov a paleobotanických výskumov sa zistil v tejto dobe v tejto oblasti výskyt teplomilných rastlinných druhov ako cezmína a krušpán. Žili tu lesné slony, Merckov nosorožec a korytnačky bahenné. Horná hranica lesa v Tatrách bola cca o 300 metrov výškových vyššie ako v súčasnosti, stabilizovala sa na výške cca 1800 m.n.m. V podtatranskej oblasti zrejme kvôli vlhšej a teplej klíme, rástli nepriechodné zmiešané pralesy.[8]

Postupne sa objavuje v tomto období aj Homo sapiens, teda človek nášho typu. Naše ľudské dejiny sa teda začínajú písať až na úsvite poslednej doby ľadovej. Pravdepodobne tieto podmienky do značnej miery aj urýchlili evolučný vývoj našich prapredkov. Z tohto hľadiska sme vlastne "deti doby ľadovej". Predpokladá sa, že zhoršujúce sa podmienky a vysúšanie Afriky spôsobili, že rozsiahle oblasti sa zmenili z tropických dažďových lesov na savany. To vytváralo selekčný evolučný tlak na rozvoj našich predkov. Oblasti savany lákali aj veľkú zver, ktorú naši predkovia lovili. Menili sa zo zberačov viac na lovcov, čo vytváralo tlak na zručnosti. S mäsitou kalorickou potravou sa vyvíjal viac aj mozog a inteligencia. Na pláňach savany, bez hustých lesov a pri love, bolo dôležité vidieť čo najviac do diaľky. Tak došlo postupne k v vzpriamenej chôdzi.

Milankovičové cykly : príčiny, či spúšťače dôb ľadových?

Samozrejme už odnepamäti si vedci kládli otázku, čo spôsobuje tak dramatické zmeny prostredia a teploty a prečo sa striedajú chladné ľadové epochy s relatívne teplými medziľadovými dobami? Je až zarážajúce koľko málo toho vieme o klimatickom systéme zeme a ešte menej toho vieme, o historických a geologických klimatických zmenách. Môže byť naivné myslieť si, že ľudstvo má jasno v nekontrolovateľnom otepľovaní vplyvom skleníkových plynov, pritom nedokážeme ani len vysvetliť masívne zmeny teploty a extrémne klimatické zmeny z relatívne nedávnej minulosti. To je samozrejme spôsobené tým, že fyzikálne pôsobenie CO2 a iných skleníkových plynov, nám je celkom dobre známe a do značnej miery chápeme systému tohto fungovania, na rozdiel od stoviek ďalších procesov v atmosfére, ktoré sa navzájom zložito ovplyvňujú a distribuujú energiu v klimatickom systéme zeme. Takže nechápeme klimatickému systému ako celku. Bohužiaľ dnes ešte nevieme ani vysvetliť hlavnú príčinu striedania dôb ľadových, aj keď ide nepochybne o teplotne významné zmeny, rádovo a lokálne aj v desiatkach °C. Znepokojivé je to aj z tohto dôvodu, že nedokážeme bližšie určiť ani čas, kedy by nás mohla nastávajúca doba ľadová ohroziť. Lebo nepochybne by to znamenalo existenčný kolaps celej civilizácie, ako ju poznáme v súčasnosti. Na to sa pozrieme neskôr.

Predpokladáme, že na vplyv a vytváranie ľadového prostredia musí byť bezpochyby splnených viacero faktorov, ako sme napísali už vyššie tak prevažne geologických v súvislosti rozmiestneným kontinentov, hôr na Zemi a podobne. Tieto rozloženia menia v prvom rade distribúciu energie jednak atmosférou, ale aj oceánmi. Oceán je obrovským akumulátorom a transportérom energie zo Slnka, naprieč zemeguľou. Dnes už do istej miery poznáme systém termohalinnej cirkulácie a sústavy teplých a studených morských prúdov. Ukazuje sa, že toto prúdenie funguje pravdepodobne ako akési "ústredné kúrenie" našej zeme, ktoré rozvádza energiu do jednotlivých oblastí. Kontinenty a podmorské chrbty, panvy tvoria týmto prúdom prirodzené prekážky, čím sa nemí ich intenzita. Pravdepodobne sa ich intenzita mení aj inými vplyvmi, najmä hustotou a slanosťou povrchových vôd, čím sa jednotlivé vetvy prúdenia dokážu meniť kvantitatívne aj kvalitatívne. Zjednodušene a laicky povedané, jednotlivé vetvy tohto prúdenia sa pravdepodobne "otvárajú" a "zatvárajú" ako akési ventily na radiátoroch, ktorými dokážeme regulovať teplotu v tej ktorej miestnosti. V našom prípade sú jednotlivé miestnosti celé oceány a klíma na priľahlých kontinentoch. Tento systém hrá určite významnú rolu aj v striedaniach chladných a teplých dôb, ale mechanizmus prepojení s inými zložkami klimatického systému je momentálne vedecky v plienkach. Neskôr však uvidíme jeho obrovský vplyv, najmä v časoch posledného glaciálu, kde je tento vplyv celkom dobre zdokumentovaný a je považovaný za jeden z najhlavnejších klimatických činiteľov v rámci významných klimatických zmien v dobách ľadových. Pravdepodobne je jeho vplyv nezanedbateľný aj ako súčasť samotných cyklov dôb ľadových, prípadne rozhodne bude zohrávať nezanedbateľný prvok v systéme.

Za spúšťač, prípadne hlavný vplyv striedania dôb ľadových s medziľadovými obdobiami v našom štvrtohornom, geologickom období, sa momentálne považuje prevažne vplyv tzv. Milankovičových cyklov. Ide o pomerne elegantnú a dobre spracovanú vedeckú teóriu, ktorej srbský vedec Milutin Milankovič zasvätil takmer celý svoj život. Pravdepodobne hodiny, mesiace až 30 rokov strávil zložitými výpočtami rôznych astronomických vplyvov. V minulom storočí v ére bez počítačov. Dnes by podobný výpočet zvládol s priemerným počítačom možno za pár minút, maximálne hodín. To len pre porovnanie aby sme si uvedomili, ako zložito a krvopotne sa rodila moderná klimatológia a veda.

Milankovičová teória bola potvrdená v roku 1976 a pozostáva z troch cyklov. Z hľadiska zmeny parametrov ide o zmeny pomalé, trvajúce tisíce rokov. Prvý cyklus súvisí so zmenou excentricity dráhy Zeme okolo Slnka, ktorá sa mení z kruhovej na elipsu v rozsahu 0 - 0,06, pričom v súčasnosti je na hodnote 0,016. Takže naša Zem v súčasnosti obieha okolo Slnka po takmer kruhovej dráhe. Tento cyklus má tri pod-cykly s periódami 95, 100 a 400 tisíc rokov. Druhý cyklus súvisí s jemným kolísaním zemskej osi, s periódou 41 000 rokov, čím sa menia hodnoty obratníkov Raka a Kozorožca. Obratníky kolíšu v rozsahu 21,5 - 24,5 °. Dnes je hodnota 23,5°. Je sklon menší, Slnko v časoch slnovratu nezasvieti tak "vysoko" na sever, čo zmierňuje sezónne kontrasty. Zmeny energií len z tohto cyklu sú vypočítané na úrovni 17W/m2, v rozdiele medzi letom a zimou. Tretím cyklom je precesia, s periódou 19 - 23 tisíc rokov. Tým sa mení oslnenie a dátumy rovnodennosti. Pred 11 000 rokmi, napr. letný slnovrat nastával v perihéliu. Dnes je perihélium 4. januára. Najbližšie pri Slnku je Zem teda v súčasnosti v zime (na severnej pologuli), v minulosti to bolo v lete[9]. Samotná vzdialenosť nemá až taký dominantný vplyv na teplotnú bilanciu, avšak v minulosti tieto jemné cykly pravdepodobne dokázali zmierniť, prípadne zvýrazniť sezónne kontrasty. V našej oblasti tak bolo leto v tomto období pravdepodobne o niečo teplejšie.

Teória Milankovičových cyklov je v súčasnosti jediná teória, ktorá aspoň sčasti dokáže vysvetliť striedanie dôb ľadových a medziľadových, aj keď ako sme spomenuli už viac krát, pravdepodobne nepôjde o dominantný vplyv, ale o určitý spúšťač, prípadne katalyzátor zmien. K jednotlivým cyklom dochádza postupne s rôznou periódou. Ako vzorec (spúšťač) dôb ľadových sa zvykne používať výpočet v zmenách príkonu slnečnej energie, vplyvom všetkých cyklov dokopy, čím dostaneme rozdiel príkonu energie na 65 rovnobežku severnej zemepisnej šírky v lete. Prečo práve leto a severná rovnobežka? Už sme spomenuli, že vplyvom týchto cyklov sa nemení celkové množstvo energie, len je inak distribuované medzi južnou a severnou pologuľou a medzi letom a zimou. Aby sme to lepšie pochopil, ak teda vplyvom Milankovičových cyklov príkon energie v letnom období v súčasnosti posledných 8000 rokov klesá na 65. rovnobežke severnej pologuli o 35 W/m2 v lete, (čo je mimochodom obrovské číslo ak si uvedomíme, že vplyv oxidu uhličitého odhadujeme na cca 2 - 4 W/m2), tak v zime je o 35 W/m2 naopak vyššie ako v minulosti v rovnakom období. Celkovo tak teda samotné cykly nemajú vplyv na zmenu energií v celkovej sume radiačnej bilancie. Ako je potom možné, že takéto cykly dokážu spustiť doby ľadové?

Na nasledujúcom obrázku, môžete vidieť výpočet všetkých Milankovičových cyklov, vyjadrený v zmene energie dopadajúcu na 65. rovnobežku severnej šírky v letnom období. Sledované obdobie zachytáva 250 000 rokov, pričom ako referencie teploty sú použité dáta z vrtov v Antarktíde. Vidíme, že minimálne posledné dve ľadové a medziľadové doby, vykazujú miernu koreláciu s týmito cyklami, ale aj teplejšie obdobia zo začiatku poslednej doby ľadovej, či najchladnejšia etapa poslednej doby ľadovej. Predposledná medziľadová doba, pred 130 tisíc rokmi, bola o niečo teplejšia (Eem), ako naša súčasná, čomu zodpovedajú aj vyššie hodnoty oslnenia severu, vplyvom Milankovičových cyklov. Taktiež vidíme, že v našej medziľadovej dobe maximum energie na 65. rovnobežku severu, dopadalo zhruba pred 11 000 rokmi. Od vtedy príkon tejto energie klesol zhruba o 50 W/m2. To zodpovedalo aj postupnému ochladzovaniu klímy, ak zoberieme referenčné obdobie posledných 10 000 rokov.

Ešte sme ale neodpovedali na otázku, prečo sú rozhodujúce najmä zmeny v letnom období a na severnej pologuli. Na južnej pologuli sa nachádza prevažne oceán, ktorý je voči týmto vplyvom imúnnejší. Tiež sme spomenuli, že na vznik súčasných dôb ľadových, musí byť väčšina pevniny situovaná v blízkosti pólov. Pevnina sa v radiačnej bilancii správa inak ako oceán, rýchlejšie sa nahrieva a chladne. Pre tvorbu obrovských ľadovcových štítov, je pevnina "vysoko" na severe nesmierne dôležitá. Ako laici by sme si mohli myslieť, že na vznik ľadovcov a ich veľkosť, bude mať dominantný vplyv zimné obdobie, kedy padá sneh. To znie logicky ľadovce a snehová pokrývka sa v súčasnosti tvoria hlavne v zime. Toto si donedávna mysleli aj prírodovedci a klimatológovia v čase Milankoviča, ale aj relatívne nedávno ešte v 70tych rokoch. Novšie teórie potvrdili, že je to presne opačne. V tuhej zime síce napadne dostatok snehu a môže ho napadnúť naozaj mnoho, avšak v lete sa vždy roztopí. Prvotné teórie jednoducho podcenili vplyvy ablácie - procesy spojené s topením snehu a ľadu. Už sme to raz spomínali, že ak aj u nás v zime napadne dostatok snehu, tak drastickejší prienik vlhkého, oceánskeho vzduchu, spojený s "teplým" dažďom, dokáže aj metrovú snehovú pokrývku rýchlo roztopiť.

Takáto situácia panuje aj na začiatku doby ľadovej až do chvíle, kým letá na severnej pologuli nie sú chladnejšie. To spôsobí, že sneh vplyvom krátkeho leta nedokáže roztopiť a začne sa akumulovať a meniť na ľadovec. Ako roky plynú, ľadu je čoraz viac, čím narastá aj albedo povrchu, čo vedie ešte viac k ochladeniu. Naštartujú sa viaceré, pozitívne spätné väzby a ľadovce postupujú na juh. Nástup doby ľadovej spojený s rastom ľadovcov je preto pravdepodobne pomalý proces, na rozdiel od oteplenia, ktoré dokáže ľadovce roztopiť rýchlejšie. Toľko zatiaľ vie súčasná veda. Naopak Zem z doby ľadovej sa vymaní až vo chvíli, keď príkon z Milankovičových cyklov dosiahne vyšších hodnôt. Toto sa vysvetľuje tým, že mierne zvýšenie nedokáže rýchlejšie "zahriať" už tak "schladený" systém. Inými slovami hodnoty musia dosiahnuť vyšších hodnôt, aby sa Zem z ľadového zovretia vyslobodila, nakoľko veľa ľadu na zemskom povrchu odráža veľa energie späť do vesmíru vplyvom albeda (ďalšia pozitívna spätná väzba).

Napriek elegantnosti tejto teórie, ak sa podrobnejšie pozriete ešte raz na obr. vyššie, tak nie vždy Milankovič koreluje s priebehom teploty. Čím ideme hlbšie do minulosti, tým sa korelácia viac stráca. Minimálne aj z obrázka je vidieť, že posledných 250 000 rokov bolo sedem udalostí, kedy bol príkon vplyvom Milankovičových cyklov vyšší alebo rovný ako v našej medziľadovej dobe, pritom k podobne výraznému otepleniu došlo len raz. Toto sú nezrovnalosti, ktoré veda ešte bude musieť vysvetliť, no už ste si zvykli predpokladám na to, že klimatický systém sa nedá nikdy interpretovať z jedného vplyvu, ktorý by mal dominantné postavenie voči ostatným. Čo je do budúcna veľmi poučné zistenie a mali by sme ho mať neustále na pamäti aj pri vyslovovaní katastrofických scenárov v súvislosti so súčasným oteplením.

Na záver by sme mohli spomenúť vplyv Milankovičových cyklov, na súčasnú klímu. Matematicky je jasné, že minimálne posledných 11 000 rokov príkon energie na severnú pologuľu v lete, vplyvom Milankovičových cyklov klesá. Keďže ide o matematickú funkciu vieme celkom presne vypočítať, že v budúcnosti bude mierne stúpať, pričom najbližších hodnôt ako na začiatku dnešnej medziľadovej doby, nedosiahne minimálne najbližších sto tisíc rokov, ale rovnako ani neklesne na nízke hodnoty, aké dosahovala v poslednej dobe ľadovej. Sme tak v akomsi "hluchom" období bez extrémnych výkyvov. To však neznamená, že sme v bezpečí pred dobou ľadovou, nakoľko záznamy teplôt hovoria niečo iné. Súčasná medziľadová doba je jedna z najdlhších za posledných 400 tisíc rokov a pravdepodobne sa chýli ku koncu. Ako som už povedal, bavíme sa v intervaloch 10 000 rokov a viac. Samotný Milankovič predpokladal reakčný čas na zmenu svojich orbitálnych cyklov, v intervale minimálne 1000 rokov. Takže opäť sklamem priaznivcov katastrofických scenárov, žiadna senzácia sa nekoná. Aj keby prichádzala doba ľadová, dialo by sa to tak pomaly, že za jednu, dve ani 3 generácie by sme si sotva niečo všimli, aj keď v dobách ľadových sa vyskytli znepokojivé a rýchle ochladenia, práve ku koncu medziľadovej doby a začiatkom glaciálu. Inými slovami nástup rýchlej doby ľadovej v súčasnosti je málo pravdepodobná možnosť.

Pred 9000 rokmi teda bolo s vysokou pravdepodobnosťou v oblasti Európy a Arktídy teplejšie ako v súčasnosti. Milankovičové cykly totižto boli nastavené priaznivejšie a aj z grafu môžete vidieť, že na 65. rovnobežku severnej šírky, dopadalo v lete viac energie. Perihélium nastávalo v júni a zemská os bola v náklone o niečo viac, zhruba 24°, dnes je tomu 23,5°. To spôsobilo rozsiahle cyklonálne zmeny v našej oblasti, ale pravdepodobne aj morského ľadu v Arktíde bolo o čosi menej, nakoľko letá boli na severnej pologuli teplejšie ako dnes. Rozdiel energií vplyvom Milankoviča v tomto období činil zhruba 7%, medzi letom a zimou.[10] To badať aj na rozšírení hornej hranici lesa, les rástol o niečo severnejšie a v horách vyššie ako v súčasnosti. Okrem týchto zmien, došlo pravdepodobne k zmene prevládajúceho prúdenia vzduchových hmôt a cyklón. Monzúny zasahovali v letnom období viac na sever, najmä v oblasti Sahelu a severnej Afriky. Práve v tomto období bola Sahara vlhšia a viac "zelenšia". Zachovali sa nám tu rozsiahle korytá riek a podzemnej, fosílnej vody, ktorá sa dnes čerpá ako neobnoviteľný zdroj.

Milankovičové cykly preto vplývajú vo veľkých časových intervaloch na globálnu a lokálnu klímu. Ako sme napísali, zohrávajú aj pravdepodobne úlohu, pri striedaní dôb ľadových a medziľadových, ale vplývajú hlavne na sezónne pomery medzi letom a zimou a medzi jednotlivými pologuľami.

Okrem Milankoviča na zmenu klímy a energií môžu vplývať aj iné astronomické vplyvy, ktoré v súčasnosti nemáme dobre prebádané. Často sa hovorí o tzv. GCR (galactic cosmic rays) alebo kozmickom žiarení. O tejto problematike vzniklo viacero značne kontroverzných prác. Spomenieme ešte aj nepreukázanú Svensmarkovu hypotézu, či experiment CLOUD v Cerne. Existujú aj práce, ktoré vplyv kozmického žiarenia na klímu nepreceňujú. Momentálne sa javí, že kozmické žiarenie má malý, prípadne zanedbateľný vplyv, na zmenu globálnych teplôt.

[1] Ložek, V. (2007). Zrcadlo minulosti - česká a slovenská krajina v kvartéru. Grantova agentura akadémie věd, Dokořán .

[2] Kutílek, M. (2008). Racionálne o globálnim oteplováni . Praha : Dokořán.

[3] Lacika, J. (1999). Poznávame Slovesnko-Tatry. Bratislava: Dajama.

[4] Luhr a kol. (2003). Zem. Ikar.

[5] Wikipedia (02. 1 2021). Wikipedia. Dostupné na Internete: Eemian 

[6] Eske W., a. k. (2007). www.ncbi.nlm.nih.gov. Dostupné na Internete: Ancient Biomolecules from Deep Ice Cores Reveal a Forested Southern Greenland 

[7] Čeklovský, T. (03. 1 2021). archeologiask.sk. Dostupné na Internete: Neandertálci - naši blízki bratranci?

[8] Knebová. (1976). Vývoj tatranského rastlinstva. Zborník prác o TANAPe 17, s. 61-77.

[9] Jermář, M. K. (2010). Globálni změna. Praha: Společnost pro Europu.

[10] Houghton, J. (1995). Global Warming. Oxford: Lion Publishing, Oxford England.