Jak se měnilo zalednění severní polokoule v průběhu glaciálů?

Článek The configuration of Northern Hemisphere ice sheets through the Quaternary v časopise Nature Communications (IF=11.878), spoluautorem je Martin Margold z katedry fyzické geografie a geoekologie PřF UK

Grafický abstrakt článku: 

Motivace

Nejmladší část geologické historie, období čtvrtohor (posledních 2.6 mil. let), je charakteristická výrazným kolísáním klimatu s chladnými fázemi známými jako tzv. „doby ledové“ nebo glaciály. Během těchto chladných období pokrývaly značnou část středních zeměpisných šířek ledovcové štíty podobné těm, které se v současnosti vyskytují v Antarktidě a v Grónsku. Rozsah těchto ledovcových štítů je podrobně znám pro maximum posledního zalednění (26-19 tisíc let před současností) a pro období ústupu ledovcových štítů z tohoto posledního ledovcového maxima. Nicméně poslední ledovcové maximum bylo pouze posledním chladným výkyvem ze zhruba 50 chladných fází (klimatických oscilací prvního řádu) během čtvrtohor. Na rozdíl od posledního ledovcového maxima a ústupu z něj, pro něž jsou k dispozici souhrnné databáze zpřístupňující data o rozsahu zalednění široké vědecké komunitě, znalosti o rozsahu starších zalednění jsou kusé a orientovat se v nich je nemožné pro vědce z oborů mimo kvartérní geologii. Starší zalednění však byla v mnoha oblastech (např. ve střední Evropě) rozsáhlejší než zalednění poslední a informace o rozsazích zalednění tvoří důležité vstupy pro výzkum šíření rostlinných a živočišných druhů, paleoklimatu, dlouhodobého utváření krajiny středních a vysokých zeměpisných šířek, a vývoje hladiny světového oceánu.

Popis hlavních výstupů výzkumu

Tato nedostupnost dat pro širší vědeckou komunitu motivovala projekt, v němž výzkumný tým s účastí PřF UK, soustředěný okolo univerzity v Cambridge, shromáždil veškerá dostupná data o zalednění severní polokoule pro 17 nejdůležitějších intervalů nebo časových průřezů posledních 3,5 mil. let. Tyto časové průřezy a období zahrnují vrcholy chladných a teplých fází klimatických oscilací druhého řádu (stadiály a interstadiály) během posledního glaciálu (před dosažením ledovcového maxima), vrcholy hlavních glaciálů během čtvrtohor a dvě delší časová období během pozdních třetihor a raných čtvrtohor. Data shromážděná pro každý časový průřez nebo období zahrnují publikované empirické informace (plošné i bodové) a publikované výstupy numerického modelování ledovcových štítů. Empirická data primárně vychází z výstupů terestrické glaciální geologie, ale zejména pro starší časová období byla využita i data z podmořských sedimentů dokládající telení ledovců do oceánu. Publikovaná rekonstrukce rozsahu ledovcových štítů pro každý časový průřez nebo období obsahuje nejlepší odhad rozsahu zalednění a zároveň minimální a maximální možný rozsah zalednění pro tento okamžik nebo období. Tento formát výstupu tak zahrnuje nejistotu, která ohledně rozsahů zalednění panuje, a umožňuje lepší využití publikovaného souboru dat v aplikacích využívajících numerické modelování.

Výsledky výzkumu v širším kontextu

Porovnání rekonstruovaných rozsahů zalednění ukazuje na asymetrii během posledního glaciálu, kdy během raných fází byly zaledněny rozsáhlé oblasti Sibiře, zatímco během posledního ledovcového maxima bylo zalednění Sibiře omezené a naopak byla silněji zaledněna severozápadní Evropa. Rozsah zalednění se liší i mezi jednotlivými glaciály, kdy zalednění Severní Ameriky dosáhlo svého absolutního maxima během posledního glaciálu, zatímco zalednění Eurasie dosáhlo absolutního maxima během glaciálů starších. Z rekonstruovaných rozsahů zalednění byla vypočítána úroveň hladiny světového oceánu. Pro většinu časových průřezů a období byla vypočítaná úroveň hladiny oceánu ve shodě s publikovanými daty založenými na jiných metodách její rekonstrukce. Pro relativně teplé období mezi dvěma hlavními stadiály posledního glaciálu však vypočítaná úroveň hladiny oceánu vychází 30-40 metrů výše než rekonstrukce založené na analýze mořských sedimentů. Tím se výsledky shodují s nedávno publikovanými výstupy, které zpochybňují doposud uznávané údaje o úrovni hladiny světového oceánu během tohoto období (tzv. „Marine Isotope Stage 3“) a naznačují, že růst ledovcových štítů k poslednímu ledovcovému maximu započal později a byl rychlejší než se doposud myslelo. 

Význam výsledků výzkumu

Publikovaná data o rozsahu zalednění shrnují současné znalosti o ledovcových štítech severní polokoule před dosažením posledního ledovcového maxima. Tato data najdou využití v řadě vědních oborů a témat, jejichž výzkum je důležitý pro pochopení a predikci životního prostředí v reakci na probíhající změnu klimatu. K těmto tématům patří analýzy vývoje trvale zmrzlé půdy, rekonstrukce ekologických adaptací na změny klimatu v minulosti, nebo numerické modelování klimatu v různých úrovních komplexnosti.