Multidekadowa zmienność temperatury powietrza w regionie Europy Środkowo-Wschodniej w ostatnim tysiącleciu
Celem niniejszego działania naukowego było przeanalizowanie wieloletniej zmienności oraz wskazanie przyczyn występowania anomalii temperatury powietrza na obszarze Europy Środkowo-Wschodniej w latach 850-1850.
W zaplanowanym do realizacji działaniu, w pierwszym etapie pobrano i przetworzono dane meteorologiczne z amerykańskiego modelu Milenijnych Symulacji Klimatu (CESM-LME), działającego w ramach Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych (NCAR). Jest to jeden z modeli, który zawiera 1000-letnie (okres 850-1850 r. n.e.) symulacje różnego rodzaju danych meteorologicznych dla punktów gridowych rozmieszczonych równomiernie na całej powierzchni Ziemi. Model bazuje na różnego rodzaju paleoklimatycznych danych proxy (m.in. z rdzeni lodowych i słoi drzew). Uwzględniono w nim również wpływ na klimat zmian insolacji słonecznej, erupcji wulkanicznych, zmian pokrycia terenu, zawartości aerozoli oraz gazów cieplarnianych w atmosferze. W badaniach dokonano analizy statystycznej danych z powyższego modelu, które dotyczyły średnich dobowych wartości temperatury powietrza na obszarze Europy Środkowo-Wschodniej. Pozwoliło to na odtworzenie przybliżonego przebiegu warunków termicznych, w ujęciu zarówno sezonowym jak i rocznym oraz wykazanie w skali multidekadowej okresów ze znacznymi anomaliami. Ponadto odniesiono występowanie anomalii temperatury powietrza do maksimów/minimów irradiancji Słońca w okresie 850-1850 oraz do lat z dużą ilością aerozoli siarczanowych w stratosferze (po erupcji m.in. wulkanów Tambora, Laki oraz Samalas). W tym przypadku wykorzystano informacje z bazy danych „1500 Year Ice Core-based Stratospheric Volcanic Sulfate Data” oraz „Holocene Total Solar Irradiance Reconstruction”. Ostatnim etapem było określenie relacji między cyrkulacją atmosferyczną a warunkami termicznymi w Europie Środkowo-Wschodniej. W tym celu obliczono wartości wskaźnika Oscylacji Północnoatlantyckiej (NAO) dla dwóch okresów: optimum średniowiecznego i małej epoki lodowej. Podczas wykonywania analiz współpracowano z dr Joanną Sławińską z Katedry Fizyki Atmosfery na Uniwersytecie Wisconsin-Milwaukee (USA). Wyniki badań zaprezentowano na 20-tym kongresie Międzynarodowej Unii Badań Czwartorzędu (INQUA), który odbył się w Dublinie (Irlandia) w dniach 25-31.07.2019.
Na podstawie wykonanych analiz potwierdzono, że w większości części Europy temperatura powietrza podczas średniowiecznego optimum klimatycznego (MWP; lata 950-1250) była średnio wyższa w porównaniu do małej epoki lodowej (LIA; lata 1550-1850; +0,2-0,6°C). Nieco większe dodatnie anomalie dotyczyły okresu zimowego, gdzie największe różnice (> 0,6°C) zaznaczyły się w północno-wschodniej części Skandynawii. W latach 850–1850 w Europie Środkowo-Wschodniej zakres zmienności temperatury powietrza był większy w okresie zimowym niż w lecie, co było szczególnie widoczne podczas MWP. Zimą w okresie 950-1250 między Islandią a Półwyspem Skandynawskim występowały znaczące ujemne anomalie ciśnienia atmosferycznego, z kolei w regionie Wysp Azorskich - dodatnie. Dlatego też można stwierdzić, że silniejszy aniżeli przeciętnie zachodni przepływ powietrza powodował wówczas adwekcję cieplejszych mas powietrza polarnego morskiego z Północnego Atlantyku. Potwierdzają to również dodatnie anomalie wskaźnika NAO w tym samym okresie. Z kolei podczas LIA nad Europą Wschodnią przeważały dodatnie anomalie ciśnienia atmosferycznego, które odpowiadały za występowanie tzw. antycyklonalnych sytuacji blokadowych, warunkujących napływ chłodnych polarno-kontynentalnych mas powietrza ze wschodu, a tym samym występowanie niższych od normy wartości temperatury powietrza. W przypadku indeksu NAO, charakteryzował się on większą korelacją dodatnią z temperaturą powietrza podczas MWP niż LIA. Potwierdzono, że w analizowanym okresie miało miejsce kilka znaczących erupcji wulkanicznych, które wprowadziły do atmosfery duże ilości związków siarki. Do największych należały erupcje wulkanu Samalas (1257), Kuwae (1452), Huayanputina (1600) i Tambora (1815), które miały znaczący wpływ na krótkie, ale wyraźne spadki temperatury w Europie Środkowo-Wschodniej. Po erupcji wulkanu Samalas największe ochłodzenie na analizowanym obszarze nastąpiło po okresie około 3-5 lat. Większy związek między temperaturą powietrza a aerozolem wulkanicznym stwierdzono dla okresu LIA niż dla MWP. Istotny jest fakt, że erupcja wulkanu Samalas i Kuwae zbiegła się w czasie z występowaniem niskich wartości stałej słonecznej (Total Solar Irradiance – TSI), co mogło przyczynić się do najwyższych ujemnych anomalii temperatury powietrza w latach 850–1850.
