Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu

Je již nepopiratelným faktem, že úroveň zalednění Země se v čase měnila. Dnes má sice Země relativně malé (a stále se zmenšující) ledové polární čepičky, ale v minulosti dosahovaly masy ledu od severní točny až k 50. rovnoběžce v Evropě a ještě o deset stupňů více na jih v Severní Americe. Důkazy o tom máme jak geologické, tak biologické. Vždyť ještě před desítkou tisíc let se na našem dnešním území proháněli chlupatí nosorožci, mamuti a šavlozubí tygři (o výskytu šavlozubých veverek na našem území nemáme přesvědčivé důkazy). V době největšího zalednění činila odhadovaná tloušťka ledu celé 3 km.

Voda nahromaděná v polárních ledovcích se na Zemi nevzala zvenku, ale vymrzla z pozemského oceánu. Zmíněný tříkilometrový příkrov odpovídá poklesu střední hladiny pozemského oceánu o celých 110 m. Výška světového oceánu je tedy dobrým indikátorem celkového klimatu. Zalednění mělo vliv nejen na výšku oceánu, ale celkově na cirkulaci vody na Zemi. Změnila se tedy i osová složka momentu setrvačnosti s příslušným vlivem na rychlost rotace. A právě zájem o dlouhodobý vývoj zemské rotace a její periodické změny jsou hlavní motivací práce, již představujeme.

Rekonstrukce střední výšky hladiny světového oceánu je k dispozici pro posledních 380 tisíc let. Jde o kompilaci z různých zdrojů, z nichž většina si všímá zastoupení některých izotopů (např. kyslíku), jež jsou svědky zaledňování. Není asi překvapení, že střední výška hladiny světového oceánu velice úzce koreluje s odhadem průměrné pozemské teploty, získané ze zastoupení deuteria v jádrech ledovcových vrtů z Antarktidy.

Je obecně známo, že hlavním faktorem majícím vliv na zalednění jsou tzv. Milankovičovy cykly, popsané před sto lety. Ty souvisejí s dlouhodobými změnami parametrů oběžné dráhy Země, zejména se změnou výstřednosti dráhy, sklonu rotační osy Země vzhledem k rovině ekliptiky, precesí uzlu dráhy a tzv. klimatickou precesí, jež je kombinací více parametrů dráhy. Každý z těchto jevů má své charakteristické periody. Někteří autoři však tvrdí, že orbitální změny mohou vysvětlit jen asi polovinu pozorovaných teplotních variací.

Cyril Ron a Jan Vondrák z ASU ve spolupráci s Yavorem Chapanovem z Bulharska vyšetřovali charakteristické periody přítomné v rekonstruované datové řadě popisující střední výšku světového oceánu a porovnávali je se spektrem vývoje orbitálních parametrů a množství slunečního záření. Blíže vyšetřovali sedm podezřelých oblastí period v rozsahu 2 tisíce let až 25 tisíc let (tisíc let budeme dále označovat jednotkou ka, kilo-annum). A tak zatímco periody v rozsahu 21–25 ka, 18,6–19,6 ka, 11,3–11,8 ka a 5,9–6,0 ka jsou ve velmi dobré shodě s periodami orbitálních parametrů, vývoj střední výšky světového oceánu v  pásech period 7,5–7,8 ka a 2,25–3,0 ka již vykazuje přítomnost další složky, nejspíše související se sluneční aktivitou. Do posledně jmenovaného pásu period zapadá tzv. Hallstattský cyklus sluneční aktivity s délkou 2300 let.

Překvapením je pás period s délkami mezi 13–17 ka, kde je zřejmé rušení vzájemné vazby výšky světového oceánu a orbitálních parametrů dalším vlivem. Sluneční aktivita se zdá být dobrým kandidátem. Vzhledem k tomu, že rekonstrukce úrovně sluneční aktivity jsou k dispozici pouze za posledních 11 tisíc let, nelze čekat brzké potvrzení této hypotézy.

Pochopení vlivů na zalednění Země má obrovský význam, pokud jde o studium historického vývoje rotace Země a dlouhodobých změn klimatu. Postupné odhalování původu cyklických klimatických změn je tedy důležitou disciplínou a je dobře, že v ní najdeme i českou stopu.

Reference:

Chapanov, Y., Ron, C., Vondrák, J.: Millennial cycles of mean sea level excited by Earth's orbital variations, Acta Geodyn. Geomater 12 (2015) 259-266

Kontakt:
Ing. Cyril Ron, CSc., ron@ig.cas.cz

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.