Hvad ved vi om det forhistoriske klima?

Hvad ved vi om det forhistoriske klima? Af Mikkel Sander Ph.d. i Kvartær Geologi Mikkel.Sander@mail.dk I takt med at Jordens klima tilsyneladende er under forandring, bliver klimaets tidligere svingninger interessante. I et naturligt klimasystem uden udslip af drivhusgasser, hvor store er så de naturlige variationer i temperatur og nedbør? Vi kender primært nutiden og den nære fortids klima fra observationer. Disse serier af observationer er desværre sjældent særligt lange, og jo længere tilbage i tiden vi går, jo længere bliver der geografi sk mellem observationsserierne og jo mere upålidelige bliver de. Således rækker de længste Skandinaviske temperaturserier fra Uppsala og Stockholm, tilbage til henholdsvis 1722 og 1756 AD. Hvis man ønsker at vide noget om tidligere tiders temperaturvariationer i Skandinavien må man rekonstruere dem fra naturlige arkiver der gemmer på fortidens klima. Vi er på den måde blevet bekendt med endog meget store klimasvingninger i Jordens historie. Fra super drivhuseffekttilstande i Eocæn (ca. 45 mill. år siden) til det stadigt kontroversielle»snowball earth«scenario i Ordovicium (ca. 480 mill. år siden), hvor Jorden tænkes fuldstændigt dækket af is. Vores nuværende geologiske periode, Kvartæret, er side 36 Vejret, 95, maj 2003 kendetegnet ved meget hurtige skift mellem istider og mellemistider, der manifesteres ved at der med en periode på ca. 100.000 år, opbygges og nedsmeltes gigantiske isskjolde; især på den nordlige halvkugle. Under den seneste istid, Weichsel, dækkede det Euro-asiasiske isskjold Skandinavien, rakte over Nordsøen til de Britiske øer og strakte sig langt ind i Rusland. Nogenlunde samtidigt var en god portion af det Nordamerikanske kontinent dækket af Weichsel-istidens største isskjold. Weichsel kulminerede i Skandinavien for omkring 20.000 år siden, og vi befi nder os pt. i en minimumsituation med meget lidt is og nedsmeltede gletschere. For ikke så mange hundrede år siden befandt det europæiske subkontinent sig dog i en noget andet situation. Den Lille Istid huserede med meget kolde vintre, hvor blandt andet Themsen frøs til, og nordmændene spiste birkebark for at holde den værste sult fra døren. Vort kendskab til før-historiske klimavariationer er baseret på analyser af naturlige arkiver der gemmer på fortidens klima. I det følgende vil et par af disse arkiver blive præsenteret og diskuteret. Træringe Et af de bedst kendte arkiver for den nære fortids (~12.000 år) klima er træringe. I en træstub ser man et system af koncentriske cirkler. Den inderste ring er fra træets første år, den yderste fra den seneste vækstperiode. Ringene kan skelnes fra hinanden på grund af to årlige vækstperioder. Træers årlige tilvækst er, i vores del af verden, primært kontrolleret af sommertemperaturen; visse steder er nedbør dog ligeledes en begrænsende faktor for væksten. Man kan ikke desto mindre i de fl este tilfælde med sindsro koble årringens tykkelse til en eller anden form for temperaturvariation i løbet af vækstperioden. Da træringserier ofte er meget ældre end de observerede temperaturserier er der her mulighed for at udtrække information om temperaturvariationer fra tiden før de instrumentelle målinger begyndte. I praksis bliver temperaturen rekonstrueret fra træringe, ved at man udgraver et stort antal fossile træstammer i et begrænset geografi sk område. Stammerne tidsplaceres omtrentlig med C- 14 metoden og indplaceres så - på baggrund af sekvensen af ringtykkelser - i forhold til stammer fra samme periode. Man opbygger derved en serie der er forankret i moderne træer og strækker sig bagud i tiden. Flere serier bliver så lagt sammen for at fjerne tilfældige udsving - støj. Derefter sammenlignes serien med meteorologiske data fra en eller fl ere nærliggende stationer. Da mange faktorer kan spille ind på et træs vækst vil man 33117_Vejret_35_45 36 20/05/03, 10:07:26

ofte sammenligne månedsmiddeltemperaturen med træringserien. Den eller de måneder der er bedst korreleret med træringtykkelsen indgår i beregningen af en regressionsfunktion, der igen danner grundlag for beregningen af en temperatur (Fig. 1). Temperatur-rekonstruktioner ved hjælp af træringe er hyppige (tusindvis) og dækker oftest forholdsvis lange tidsintervaller. Fra Torneträsk (Nordsverige) fi ndes en ca. 2.000 år lang serie baseret på fyrretræer. En systematisk Figur 1. Træringe målt i Mellemsverige. Den sorte linie er den totale tykkelse, den blå er sommerens tilvækst og den røde efterårets. Da træer har kraftig tilvækst mens de er unge, er de første ca. 100 års ringe meget tykkere end de senere. Denne forøgede tykkelse i træets unge år er sjældent kontrolleret af temperaturen og må derfor fjernes fra analysen. Figur 2. Træringtykkelse og juli-temperatur i en træringserie baseret på fyrretræer fra Mellemsverige. På trods af store afvigelser forklarer månedsmiddelet fra juli ca. 30% af variationen for perioden 1909-1995. Vejret, 95, maj 2003 side 37 33117_Vejret_35_45 37 20/05/03, 10:07:27

undersøgelse af hele området har bragt yderligere ca. 1.000 fossile træstammer for dagens lys. Således er den anslåede alder på den ældste ring i Tornaträsk serien nu ca. 7.400 år; hvilket er den omtrentlige alder for fyrretræernes indvandring i området efter Weichsel-istiden. Fra Tyskland kendes der en endnu længere træringserie (12.000 år), bestående at egetræer for den yngste del og fyrretræer for den ældste. Udover den metriske opmåling af træringtykkelsen kan den isotopkemiske sammensætning af veddet også bidrage med palæoklimatisk information. Ilt-isotoper Et af de mest pålidelige arkiver for fortidens klima er den isotopkemiske sammensætning af isen i isskjolde og gletschere. I isskjoldenes tilfælde er der også tale om de længste rekonstruktioner af atmosfærisk temperatur. Isen består af molekyler med små, men vigtige, vægtige forskelle. O-18 er den tungeste naturligt forekommende, variant af ilt. Vand der indeholder O-18 er derfor lidt tungere end vand der indeholder O-17 eller O-16 (de to andre naturlige varianter af ilt, med O-16 som klart den hyppigste forekommende). Den øgede masse fører til at vandmolekyler med O-18 er sværere at fordampe fra havets overfl ade, og tilsvarende lettere at kondensere som nedbør. I sidste ende betyder det at isotopsammensætningen af den nedbør der falder på for eksempel Grønland, er afhængig af vanddampens kildeområde, temperaturen under kondensering og hvad der er sket der imellem. Generelt gælder det, at side 38 Vejret, 95, maj 2003 jo mindre O-18 (negativ δo18) - jo koldere. Men da der er tale om to meget forskellige scenarier for henholdsvis istider og mellemistider er der udviklet to ligninger der beskriver relationen mellem δo18-værdien og temperaturen på kondensationsstedet. For de lange (100.000+ år) iskerner fra Grønland, GRIP og GISP2, er temperaturen rekonstrueret ved hjælp af isens isotopsammensætning tilbage gennem de seneste 10.000 års mellemistid (Holocen); videre gennem den sidste istid (Weichsel - ca. 100.000 år) og måske for den forrige mellemistid (Eem) (Fig. 3). Tilmed kan man i borehullerne efter kernen er taget op, direkte måle temperaturen fra fortiden, idet isens temperatur stadig er påvirket af den temperatur sneen havde da den faldt. Da signalet med tiden sløres registrerer metoden dog kun de allerstørste svingninger (istid/mellemistid) når man kommer tilstrækkelig langt ned i borehullet. Fra det Antarktiske isskjold er der opboret iskerner der dækker fl ere istider og mellemistider. Sammenligningen med Grønlands iskerner har kastet lys over klimavariationernes globale samtidighed, eller mangel på samme. Dette arbejde har været særdeles vanskeligt da det ikke er muligt at datere is direkte, idet sammenpresningen forhindrer en egentlig identifi kation af årslag. Det har imidlertid vist sig at mængden af metan fanget i luftbobler inde i isen varierer, og at denne variation nødvendigvis er synkron på global skala. Herigennem kan det dokumenteres at det antarktiske isskjold reagerer først på mesoskala klimasvingninger. For eksempel har Weichsel-istidens afsluttende kuldeperiode på den nordlige halvkugle (Yngre Dryas) en forløber på Antarktis i»antarctic Cold Reversal«. Vegetation, biller og myg Også fossile dyre- og planterester kan give kvalitativ og kvantitativ information om fortidens klima. Information om fortidens vegetation har været tilgængelig gennem studier af pollenindholdet i sø- og moseafl ejringer i mere end 100 år. Da plantesamfund ikke kun er klimaafhængige men også underlagt vegetationsdynamik (eks. konkurrence og sygdomme) og er afhængige af jordbunden, er det ikke muligt at kvantifi cere klima fra pollen, men et kvalitativt udsagn (koldt, tørt, vådt, varmt) er muligt. Pollenanalysens væsentligste styrker er pollens utroligt høje bevaringspotentiale (de kan tåle næsten hvad som helst) og mængden af data der potentielt er til rådighed (hver cm 3 sediment indeholder som oftest fl ere 1.000 pollen). Rigelige mængder af pollenkorn kan altså udtrækkes fra selv små mængder af fl ere millioner år gamle afl ejringer. Det er blandt andet lykkedes at påvise store variationer i vegetationens sammensætning ved afslutningen af Kridttiden for 66 mil. år siden; samtidigt med afslutningen på dinosaurernes hærgen. Pollenanalyse er en gammel disciplin der blev udviklet i Danmark og Sverige i slutningen af 1800-tallet og starten af 1900-tallet. Den vekslen man ser i iskernerne mellem kortvarige (300-1.000 år) kulde- og varmeperioder ved afslutningen 33117_Vejret_35_45 38 20/05/03, 10:07:28

af Weichsel-istiden, (Fig. 3) blev oprindeligt beskrevet på baggrund af pollen og planterester i danske søafl ejringer fra Bølling og Allerød. I dag er der analyseret for vegetationsudvikling i tusindvis af søer. Nogen af disse søafl ejringer strækker sig over den seneste istid og ned i den forrige mellemistid Eem. Tilstedeværelsen af pollen i fossile søsedimenter kan kaste lys over tidligere tiders nedbør- og temperaturmønstre. For eksempel synes den sydlige grænse for hvor gran naturligt kan udbrede sig til, at løbe igennem det sydlige Sverige. Dette skyldes at gran kræver meget kølige vintre for at kunne gå i total dvale; mildere vintre vil holde granens metabolisme i gang under meget ugunstige forhold hvilket vil påvirke væksten og i sidste ende konkurrenceevnen. Omvendt har egetræet en nordlig grænse der løber igennem det mellemste Sverige på højde med Stockholm (Limes Norrlandicus). Nordligere fund af egepollen indikerer at det fortidige klima har været en del varmere. Egentlige megafossiler (stammer og stubbe) af fyrretræer er som tidligere omtalt fremdraget fra blandt andet Torneträsk-området (Nordsverige). I dag et område der ikke understøtter nogen form for trævækst. Fund af fossile fyrretræer over trægrænsen indikerer at klimaet på disse kanter tidligere var af en beskaffenhed der muliggjorde trævækst i området. Fossiler af billeskeletter (insekter bærer deres skelet udenpå - et såkaldt exoskelet) forekommer i organiske afl ejringer (søer og moser). Selv dele af rygskjold, ben-, hoved- og kæbedele kan identifi ceres til artsniveau af eksperter. Da billefaunaen er følsom for en række klimatiske parametre kan identifi kationen af arter, og især af billesamfund, Forklaringer NAO: Den Nord Atlantiske Oscillation, egentligt et indeks over trykforskellen mellem Azorernes højtryk og det Islandske lavtryk. NAO har stor indfl ydelse på især Europas vejrforhold. Varve: En sedimentpakke af lag hvori en års-periodicitet kan udredes. Ilt (oxygen): En grundstof med tre stabile isotoper (O-16, O-17 og O-18). De tre isotoper bliver fraktioneret i fordampning og kondenseringsprocessen, således at nedbør altid er forarmet med hensyn til O-18 i forhold til vanddampens kilde. Foraminiferer: Et mikroskopisk dyr der bebor alle vandmasser. Der fi ndes planktoniske (svømmende) og bentiske (bundlevende) former. Artssammensætningen i en prøve er udpræget afhængigt af bla. temperatur. En prøve med 90% Neogloboquadrina pachyderma (sinistral) er indikator for polare vandmasser. Pollen: Kønnede formeringsceller fra planter. Disse består af et meget nedbrydningsresistent stof og fi ndes fossilt i de fl este organiske afl ejringer, eks søer og moser. Jordens tid er opdelt I geologiske perioder, Kvartæret dækker de sidste 1.5 mil år. Perioden er kendetegnet ved at klimaet svinger mellem istider og mellemistider. Kvartæret er igen inddelt i en række subperioder hvor Holocen er den nuværende varmeperiode. Før denne herskede der en istid der kaldes Weichhsel. Før Kvartæret ligger Tertiær der igen er underinddelt i en række perioder blandt andet Eocen. Meget tidligere i jordens historie ca. 480 millioner år før nu fi nder vi Ordovicium, hvorunder det postuleres at hele Jorden var dækket af et globalt isdække. Den lille Istid: En markant kuldeperiode hvis spor genfi ndes over det meste af det Nordatlantiske område, støttet af historiske og klimaarkiver. Tilsyneladende endnu en svingning på den Holocene klimatiske udvikling der blandt andet også indeholder Middelaldervarmen. En markant varmeperiode der er nogenlunde kontingent over det Nordatlantiske område. Istider og mellemistider (glacialer og interglacialer), de sidste 1.5 millioner år har klimaet på 100.000 år skala varieret mellem glacialer og interglacialer. Under glacialer opbygges det isskjolde på især den Nordlige halvkugle, der igen smelter væk under interglacialer. Den rytmiske op- og nedbrydning er et resultat af ændret indstråling der skyldes små ændringer i Jordens bane omkring solen. Istider varer med den nuværende bane ca. 100.000 år og imellemistider 10.000. Vejret, 95, maj 2003 side 39 33117_Vejret_35_45 39 20/05/03, 10:07:30

side 40 Vejret, 95, maj 2003 33117_Vejret_35_45 40 20/05/03, 10:07:31

Figur 3a. (modstående side) GRIP iskernen. Den isotopkemiske sammensætning af ilt i vandmolekylerne er kontrolleret af vanddampens kilde, destillation under transporten mod polerne og temperaturen ved den lokalitet hvor nedbøren falder. Jo koldere det er jo mere negative bliver O 18 værdierne. Den nuværende varmetid strækker sig 11.500 år tilbage, hvorefter den seneste istid, Weichsel, huserede i ca. 100.000 år. Før da var vores del af verden underlagt et klimatisk regime under Eem, der kan sammenlignes med den nuværende varmetid. Den savtakkede variation, der er tydelig under især Weichsel-perioden, er de såkaldte Dansgaard-Oeschger cykler (D-O cykler); meget hurtige temperaturvariationer der også ses i havbundskerner fra Nordatlanten. Figur 3b. (modstående side) Isotopsammensætningen fra GRIP iskernen de seneste 16.000 år. Holocen besidder tilsyneladende ikke variation der kan sammenlignes med variationen under Weichsel. Bemærk dog at der ved ca. 8.200 BP synes at være en kortvarig afvigelse mod koldere tider. Før Holocen, og inden klimaet kan siges at være fuld glacialt, optræder en periode med mange mindre klimavariationer. Disse er velbeskrevet i bl.a. søafl ejringer fra Danmark. Denne variation kan sammenfattes i Bølling, Ældre Dryas, Allerød (Bø, OD, Al) og Yngre Dryas (YD). Konventionelt visdom siger at istiden slutter ved overgangen mellem Yngre Dryas og Holocen. Det forekommer dog mere naturligt at se hele Bølling - Yngre Dryas komplekset som en overgangsfase. give et fi ngerpeg om tidligere tiders klimatiske forhold. En fordel ved at bruge biller er at deres klimatiske tolerance er væsentlig bedre defi neret end vegetationen, og måske allervigtigst, at tilstedeværelsen indikerer lokal optræden. Pollenkorn kan nemlig - i modsætning til døde biller - føres med vinden over meget store afstande. Pollenkorn af de store vindbestøvere som fyr og gran, kan tilbagelægge mange 1.000 kilometer; så deres tilstedeværelse i søer og moser er ikke nødvendigvis et udtryk for at en sammenhængende skov af gran og fyr stod i umiddelbar nærhed af vådområdet. En særlig gruppe inden for insekterne, myggen (Chironomidea), er de seneste ti år blevet udviklet som palæoklimatisk indikator. I modsætning til biller der er relativt sjældne, forekommer rester af myggelarvens skelet hyppigt i søsedimenter. Selv om det synes utroligt så kan eksperter i myggens taksonomi analysere en sedimentkerne fra søbunden og opstille et fordelingsdiagram for myggesamfundets variation gennem tiden. Ved at analysere nulevende myggesamfund over en miljøgradient, kan man, med udgangspunkt i den nutidige variation i myggearternes udbredelse, komme meget tæt på en kvantitativ temperaturkurve. Med miljøgradient menes der at forskellige myggesamfunds sammensætning analyseres langs en geografi sk linie hvor en klimaparameter varierer. Det kan være fra nord til syd hvor temperaturen - eller fra vest til øst hvor f.eks. nedbøren - ændrer sig. Det kan også være en næringsstofgradient, en saltholdighedsgradient eller noget helt femte. På baggrund af sådan et datasæt kan man med enkelte prøver af fossile myggelarver, komme ret tæt på en kvalitativ temperaturbestemmelse. Helt nødvendig for rekonstruktioner baseret på Chironomiderne er imidlertid at det datasæt der opbygges som sammenligningsgrundlag (den moderne analog) også repræsenterer det klima de fossile myggelarver levede under. Man kan altså ikke rekonstruere istidsforhold med en moderne mellemistids-analog. Hjulbærere fra dybhavet En anden bærer af information om tidligere tiders klimavariationer er dybhavets sedimenter. Heri kan man både analysere sig frem til havoverfl adens temperatur, de dybere vandmassers temperatur, hvorvidt isbjerge er drevet forbi og meget andet. For det første kan man direkte påvise den tidligere tilstedeværelse af isbjerge i området hvis der i havbundsprøver forekommer meget grove sedimentkorn (småsten, grus og sand) i de ellers meget fi nkornede, lerede og organiske sedimenter. Grove korn kan nemlig umuligt nå ud midt i Atlanten uden at være ført derud indfrosset i et isbjerg. Sammenhængende lag af korn der menes transporteret af isbjerge er truffet f.eks. ud for Portugals kyst. En klar indikation af at polare vandmasser tidligere trængte noget længere sydpå end de gør i dag. For at fi nde vandmassernes temperatur - der er af stor betydning for de store linier i klimaet - anvender man Foraminiferer. En gruppe kalkskallede, mikro- Vejret, 95, maj 2003 side 41 33117_Vejret_35_45 41 20/05/03, 10:07:32

SST (ºC) MD95-2043 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 4 3 2 1 Holocene YD-St1 HE 1-St2 HE 2-St3 Figur 4a. En foraminifer (på dansk: Hjulbærer) Neogloboquadrina pachyderma (sinistral). Foraminiferer er mikroskopiske, encellede organismer der bebor alle vande, enten frit i vandmasserne eller kravlende i og på bunden. Foraminiferer er miljøfølsomme og kangboquadrina pachyderma (sinistral) er en polar art, der trives under mange forhold, men klart dominerer i polare vandmasser. 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 Cal. age (kyr) Figur 4b. Eksempel på en Sea Surface Temperature (SST) rekonstruktion baseret på foraminiferer fra det vestlige Middelhav. Kurverne 1, 2, 4 og 5 er SST for henholdsvis vinter, forår, efterår og sommer. Kurve 4 er baseret på Alkener, (langkædede metyl-ketoner) der produceres af Kokkolitter (Kalkskallet plankton). Kurvens forløb minder overordnet om iskernerne (Fig 3a), høje temperaturer gennem de sidste ca. 10.000 år, derefter et dramatisk fald til istidsforhold. De grå vertikale felter markerer de såkaldte Heinrich events, særdeles kolde perioder. Det fremgår at temperaturvariationen mellem sommer og vinter var væsentlig mindre under istiden (fra Pérez-Folgado et al 2002). HE 3-St5 HE 4-St9 HE 5-St13 skopiske, meget udbredte og talrige dyr, der på dansk kaldes hjulbærere (Fig 4a). Der fi ndes to typer af hjulbærere: De der lever frit svævende i vandmasserne (pelagisk), og de der lever i eller på bunden (bentiske). Som hos myggene er de enkelte arter følsomme over for en række miljøparametre; primært temperatur. De giver derfor god mulighed for at opnå viden om de fortidige vandmassers fysiske beskaffenhed - både i overfl aden og ved bunden. Da bundsedimentet i oceanernes dybere dele stort set ikke rodes op kan en kerne herfra indeholde millioner af års uforstyrret arkivmateriale, og en dens indhold af grove korn og mikrofossiler kan derfor i detaljer berette om klimaet langt, langt tilbage i tiden. Hertil kommer mere specialiserede oplysninger; f.eks. baseret på den isotopkemiske sammensætning af hjulbærernes kalkskaller der - ligesom isen i gletscherne - indeholder et signal om den temperatur de blev dannet under (Fig 4b). Et andet isotopkemisk signal der ligeledes kan afl æses i kalkskaller, er opbygning og nedbrydning af isskjolde. Den lille ændring af oceanernes isotopsammensætning, der er en følge af O-16 s ophobning i gletscheris, afspejles nemlig som en svag forøgelse i mængden af O-18 i hjulbærerens kalkskal. Den isotopkemiske sammensætning af de mikroskopiske hjulbærere kan altså bruges til at beregne hvor meget vand der var bundet som is under forskellige stadier af istiden, og dermed også til at fastlægge fortidens globale ændringer i havniveauet. side 42 Vejret, 95, maj 2003 33117_Vejret_35_45 42 20/05/03, 10:07:33

Varv Fra Ångermanälven i det centrale Sverige kender man årsbetingede afl ejringer i fl odmundingen der er så veludviklet, at det har været muligt at identifi cere og aldersbestemme alle de enkelte årslag for de sidste ca. 9.000 år (Fig. 5a). Det enkelte årslag benævnes et»varv«og kan i store træk jævnføres med træringe. Et tykt forårslag der kan kobles til vårfl ommen (Sander et al. 2001) og et tyndt vinterlag der sedimenteres under vinterens isdække. Da hovedparten af den årlige vårfl om kan kobles til den samlede vinternedbør (der på de breddegrader bindes i sne og først frigives om foråret), kan man, gennem tykkelsesvariationer i de lagdelte afl ejringer, opnå indsigt i fortidens variationer i vinternedbøren. De yngste varv fra moderne tid er blevet sammenholdt med målinger af fl odens afstrømning. Det har muliggjort konstruktionen af en matematisk funktion der beskriver forholdet mellem den årlige vandføring og mængden af afl ejret sediment (Fig. 5b). På baggrund af denne ligning kan afstrømningen for de sidste 9.000 år beregnes med rimelig stor sikkerhed. Da hovedparten af varvtykkelsen kan relateres til vårfl ommen, og dermed til den mængde sne der er faldet i oplandet vinteren igennem, må man forvente at hovedparten af variationen i varvtykkelsen er relateret til den årlige vinternedbørmængde. Et forhold der delvis kan bekræftes ved at sammenligne variationen i de meterologiske observationer med varvtykkelsen (Fig. 5c). Problemet er, at alle dataserier, helt tilfældigt, i en eller anden udstrækning, deler variation med alle andre serier. Spørgsmålet er blot: I hvor høj grad? I dette tilfælde forklarer den akkumulerede vinternedbør ca. 40% af variationen i varvtykkelsen hvilket omvendt betyder at ca. 60% af variationen må skyldes andre faktorer; som måske kan kvantifi ceres men som oftest må betragtes som støj. Opsamling I det store hele er de enkelte klimatiske arkiver ikke meget værd. De er tilfældige nedslag efter de forhåndenværende søms princip; oftest opnået i de mest utilgængelige og ubeboede dele af verden (Grønland og dybhavet). Tilsammen udgør de imidlertid et informationsrigt netværk. Vi er f.eks. nu, på baggrund af udforskningen af klimasensitive arkiver, ret sikre på at Europa har gennemgået fem klimatiske faser de sidste 2.000 år. Fra år >0 og 300 frem var vi i»den Romerske Varmeperiode«, fra 300-600 i»den Mørke Tids Kuldeperiode«, fra 800-1200 i»middelaldervarmen«; derefter frøs Europa under»den Lille Istid«frem til ca. 1700 AD hvor den blev afl øst af den nuværende varmeperiode. Det er dog vigtigt at indse, at ikke alle disse konstruktioner nødvendigvis stemmer overens (kvalitativt og kvantitativt) og måske heller ikke kan bekræftes af måledata. For eksempel er der bred enighed om drivhuseffektens indfl ydelse og den stigende globale middeltemperatur. Alligevel er dele af Grønland pt. inde i en fase med nedadgående temperaturer (Hanna og Cappelen 2002) der gerne skulle give sig udslag i den isotopkemiske sammensætning af den grønlandske is. Hvis det tænkes at de centrale dele af Grønland tidligere har oplevet klimatiske svingninger der minder om det nuværende scenario, så falder de lange iskerner som et troværdigt arkiv for det regionale Nordatlantiske område. Dog viser stort set alle oceankerner i Nordatlanten, og en enkelt fra Caribien (Cariacobassinet), at temperatursvingninger i oceanet og på Grønland følges ad. Netværket af palæoklimatiske serier er blevet koblet til mesoskala atmosfæriske tilstande, som f.eks. Den Nordatlantiske Oscillation (NAO). Hypotesen er at gradienter i rekonstruktionerne (enten på tværs af Atlanten eller nord - syd gennem Europa) er udtryk for at NAO er den fælles atmosfæriske variable. Alment gælder det dog at disse rekonstruktioner af NAO ikke samstemmer. Schmutz et al. (2000) viste at ti NAO rekonstruktioner var stort set uden fælles karaktertræk. Et andet eksempel på den indbyggede problematik i rekonstruerede klimatiske data er den omdiskuterede Mann-kurve fra 1999 der viser temperaturen for de sidste 1.000 år, baseret på en lang række af rekonstruktioner (Stendel og Kaas 2001). Mann-kurven viser i grove træk at temperaturen var stabil gennem det meste af perioden, med en kraftig (drivhus) opvarmning til sidst. Det vakte en del undren i palæoklimatiske kredse at man absolut ingen variation så fra Middelaldervarmen og Den Lille Istid. Det blev forklaret med, at Middelaldervarmen og Den Vejret, 95, maj 2003 side 43 33117_Vejret_35_45 43 20/05/03, 10:07:35

side 44 Vejret, 95, maj 2003 33117_Vejret_35_45 44 20/05/03, 10:07:36

Fig 5a. En 2.000 år lang samlet kurve bestående af 42 varvtykkelses serier fra Ångermanälven. Som det ses i fi gur 5b og 5c kan en stor del af variationen tilskrives vårfl ommen og den akkumulerede vinternedbør. Fig 5b. Plot af varvtykkelsen (krydser) og vårfl ommens maksimale vandføring Qmax (cirkler). Sammenligningen mellem varvtykkelsen og afstrømningen gennem fl oden demonstrerer, at en meget stor del af variationen i varvtykkelsen er afl edt af variationen i vårfl ommen. I dette tilfælde forklarer variationen i varvtykkelsen ca. 90% af variationen i afstrømningen, hvilket retfærdiggøre en egentlig rekonstruktion af vårfl ommen for de sidste 2.000 år. Fig 5c. Den akkumulerede vinternedbør (AAWP) fra Ångermanälvens opland (krydser) sammenlignet med vårfl ommen (SMF) som den er henholdsvis observeret (fi rkanter) og rekonstrueret (cirkler). AAWP repræsenterer et gennemsnit af den akkumulerede vinternedbør fra oktober til maj fra ni meteorologiske stationer. I dette tilfælde forklare den akkumulerede vinternedbør kun ca. 40 af variationen i vårfl ommen, hvilket omvendt betyder at 60% af variationen ikke er forklaret. Lille Istid var lokale europæiske fænomener, der ikke bryder igennem på den globale middeltemperatur. Senere blev det påvist at begge udsving er veludviklede i visse af de datasæt der indgår i Mann-kurven (Esper et al. 2002). I fremtiden vil den palæoklimatiske forskning bevæge sig mod egentlige kvantitative rekonstruktioner - mod kurver med en kvantitativ angivelse af en eller fl ere klimaparametre og en vurdering af usikkerheden (f.eks. Mann-kurven). Derudover vil der ganske sikkert blive forsket intenst i den rumlige og tidslige udbredelse af de allerede kendte klimasvingninger - som Den Lille Istid og Middelaldervarme. Det står allerede klart at Den Lille Istid ikke er en samtidig nedfrysning af hele Jorden, men en heterogen periode med forskellig signatur i forskellige regioner. På grund af manglende data fra især den sydlige halvkugle, er det uvist om disse klimasvingninger er globale eller regionale. I en verden der tilsyneladende er i en hidtil uset opvarmningsfase er det helt nødvendigt at have viden om hvordan sådan en opvarmning vil manifestere sig regionalt og globalt. Som allerede bemærket er Grønland i en afkølingsfase, hvilket fremtidens forskere vil kunne se i polarisens isotop sammensætning, på trods af at den globale middeltemperatur er stigende. Det åbne spørgsmål er om rekonstruerede klimaparametre er globale, regionale eller lokale. Der ligger en stor opgave i at få rede på disse forhold. Referencer Esper, J., Cook, E.R. og Schweingruber, F.H., 2002. Low-frequency signals in long tree-ring Chronologies for reconstructing past temperature variability. Science, 295(5563): 2250-2253. Hanna, H., og Cappelen, J., 2002: Klimaet i det sydlige Grønland i de sidste 40 år. Vejret, N 3 og 4 oktober 2002 (92&93). Johnsen, S.J., D. Dahl-Jensen, W. Dansgaard, and N.S. Gundestrup. 1995. Greenland palaeotemperatures derived from GRIP bore hole temperaure and ice core isotope profi les. Tellus 47B:624-629. Pérez-Folgado, M., Sierro, F.J., Flores, J.A., Cacho, I., Grimalt, J.O., Zahn, R., Shackleton, N. 2002 (in press): Western Mediterranean planktonic foraminifera events and millennial climatic variability during the last 70 kyr. Marine Micropaleotology 9078, p 1-22. Sander, M., Bengtsson, L., Holmquist, B., og Wohlfarth, B., Cato. I., 2001; The relationship between varve thickness and maximum annual discharge (1909-1971). Journal of Hydrology, vol 263, p 23-35. Schmutz, C., Luterbacher, J., Gyalistras, D., Xoplaki, X., og Wanner, H., 2000: Can we trust proxy-related NAO index reconstructions? Geophysical Research Letters, vol 27, no 8, p 1135-1138. Vejret, 95, maj 2003 side 45 33117_Vejret_35_45 45 20/05/03, 10:07:38