Úvod

Kolísání podnebí je základním rysem kvartéru (čtvrtohor), kterým se zásadně liší od předcházejících geologických období, a projevuje se na celé zeměkouli. V podstatě jde o periodické střídání teplých a studených období, jemuž odpovídá posun podnebných pásem (klimazón) od jihu k severu a naopak. Periodicky se střídají i období vlhká a suchá. I když mohou nastat různé kombinace v podstatě platí zásada, že vlhká období jsou vázána především na teplé a suchá na studené výkyvy. (Ložek 1973)

Dělení klimatických výkyvů v kvartéru

Jednotlivé výkyvy klimatu lze podle intenzity rozdělit zhruba do tří skupin (Brunnacker 1958, Lüttig 1958, Movitus 1960, Ložek 1966). Rozlišujeme tedy výkyvy prvního, druhého a třetího řádu.
I. Základní období teplá (interglaciály včetně postglaciálů, německy Warmzeit) a studená (glaciály, německy Kaltzeit)
II. Dílčí výkyvy, teplejší výkyvy uvnitř glaciálu (interstadiály) studené výkyvy oddělující interstadiály nebo studené výkyvy v teplých obdobích (stadiály)
III. Drobné výkyvy oběma směry (oscilace)

Výkyvy I řádu

Teplá období.
Postglaciál (doba poledová) se od interglaciálu liší významnými změnami ve složení flory a fauny v závislosti na vývoji klimatu. Druhá polovina postglaciálu je navíc silně ovlivněna antropogenní činností.
Interglaciály se vyznačují faunou a florou, jež ukazuje, že podnebí bylo na jejich vrcholu teplejší a podstatně vlhčí než dnešek. Roční průměr teploty byl v klimatickém optimu o 2-3 oC vyšší než v současné době, u interglaciálů z počátku kvartéru lze předpokládat zvýšení až o 4-5 oC. Ještě výraznější, aspoň ve střední Evropě, bylo zvlhčení a oceanizace. Ze srovnání fauny a flory s dnešními společenstvy vyplývá, že srážky byly až o 75-100% vyšší než dnes. (Ložek 1957,1966,1973).
Mořské transgrese v Německu a Holandsku dokládají značný ústup ledovců, přesahující současný stav. (Woldsted 1958, 1965). Pravděpodobně byl severní pól bez ledu, stejně jak to pro letošní léto předpovídá klimatolog z manitobské university David Barber. K mořským transgresím v Německu a Holandsku v současné době nedochází.
Pro interglaciály střední Evropy je význačné úplné zalesnění (Ložek 1957, Iversen 1964), mnohem uzavřenější než v postglaciálu.
V současné době jsme zřejmě na přechodu z postglaciálu do interglaciálu, postglaciální optimum je již minulostí.

Studená období.
Zahrnují časové úseky s výrazně sníženou průměrnou teplotou ve srovnání s dneškem. Do jejich rámce spadají i teplejší dílčí výkyvy (interstadiály). Průměr snížení teplot za glaciálu se pohyboval kolem 8-9 oC, což u nás odpovídá ročnímu průměru kolem 0 oC a méně,
Ve studených obdobích se rozvíjí zalednění a periglaciální jevy, projevuje se pokles hladiny moře, šíří se studené stepi až tundry obývané odolnými druhy živočichů (Toepfer 1963)
Glaciál z důvodu výskytu interstadiálů dělíme na tři úseky, jež označujeme jako časný, vrcholný (plný) a pozdní glaciál.

Výkyvy II. řádu

Interstadiály představují teplejší období oddělující jednotlivé studené nárazy (stadiály).
Interstadiály jsou období výrazně teplejší než průměr glaciálu, ve srovnání s dneškem, se jeví jako období studená. Průměrná teplota v oblasti střední Evropy se pohybovala kolem 2-3 oC, v klimatickém optimu interstadiálu lze připustit i hodnoty kolem 4 oC. Objevují se černozemní stepi, ve vlhčích oblastech i větší porosty borovic, modřínu, smrku, na nejteplejších úsecích dokonce ochuzené doubravy. Lesy nebyly souvislé, měly ráz lesostepi až parkové tajgy (Frenzel 1964, Smolíková-Ložek 1965). Interstadiální výkyvy se kupí v počátečných a závěrečných fázích glaciálu a od předcházejícího a následujícího interglaciálu jsou odděleny jen méně výraznými studenými výkyvy. Neleží tedy uvnitř hlavních studených obdobích v tzv. plném glaciálu (pleniglaciálu), který vykazuje jen výkyvy slabšího rázu, spíše oscilace.
Podobně i uvnitř teplých období (interglaciálů) se projevují slabší studené výkyvy, v nichž však klima nikdy nedosahuje pleniglaciálního rázu. Příklad Malá doba ledová s vrcholem 1550 - 1850 ( Ladurie 1967, Lamb 1977)

Výkyvy III. řádu

Jde o drobnější výkyvy teploty a hlavně vlhkosti, popřípadě o změny podnebného režimu, např. studený výkyv r. 1940 - 1980.

Příčiny klimatických změn v kvartéru

Čtvrtohorní podnebné výkyvy jsou dnes známé do značných podrobností a o jejich povaze nemůže být již vážných pochyb. Jejich základní příčina není dosud plně objasněna, i když periodické výkyvy slunečního záření jeví značné shody s cyklickým opakováním podnebných změn.
Výchozím bodem pro řešení této otázky je zjištění, že se podnebné změny periodicky opakovaly a že probíhaly na celém světe zhruba současně (Woldsted 1965). Amplituda výkyvů za posledních 0,5 milionů let byla přibližně shodná.

Základní hypotézy lze rozdělit do dvou skupin:
a) Hypotézy terestrické, hledající příčinu podnebných výkyvů na Zemi, snaží se vysvětlit změny podnebí nejrůznějšími faktory např. změnou Golfského proudu, změnami obsahu CO2 v ovzduší nebo orogenetickými pochody (Kretzoi 1941)
b) Hypotézy astronomické předpokládají příčinu změn mimo naši zemi.
Patří sem Croll-Milankovičova hypotéza změn ozáření Země založená na periodických změnách prvků zemské dráhy, tj. sklonu ekliptiky, putování perihélia a exentricity zemské dráhy. Byla do literatury uvedena Milankovičem (1920), Köppenem a Wegenerem (1924), dále propracována Milankovičem (1930, 1938, 1941). Dále aplikována W.Wundtem (1951), který zdůraznil význam slunečního záření na bílých plochách ledovcových mas a zpoždění klimatického chodu za změnami záření. Další úpravy provedl A:Woerkom (1953) a maďarský badatel G.Bacsák (1955, který na jejím podkladě vypracoval podrobný sled několika typů klimatu opakujících se v cyklu. Tato hypotéza je lákavá tím, že se opírá o matematické propočty založené na astronomických pozorováních a že určuje absolutní stáří podnebných výkyvů. Rovněž skvěle vysvětluje periodické opakování podnebných cyklů.
Slabinou této hypotézy je nedostatek důkazů, že propočtené změny byly opravdu příčinou zjištěných klimatických výkyvů. V kladném případě by bylo nutné předpokládat střídání výkyvů podle severní a jižní polokoule a jejich i v obdobích předkvarterních např. v terciéru. Tam sice lze místy zjistit stopy podnebných výkyvů (Büdel 1963, Mai 1964, Emiliani 1961), ne však zalednění.

V relativně nedávné době byla bezpečně dokázána bezprostřední závislost klimatu na výkyvech záření ve smyslu Milankovičovy hypotézy pracemi J.Kukly (1968), který srovnal stávající absolutní data z nejmladšího pleistocénu (období od předposledního glaciálu po dnešek), s Milankovičovými údaji a zjistil tyto skutečnosti:
1. V mechanismu působení isolačních změn na klima mají zásadní důležitost dva činitele a to:
a) Vysoká tepelná reflexe bílých zasněžených a zaledněných ploch, cca čtyřnásobně vyšší než reflexe moří nebo rostlinné pokrývky.
b. Schopnost oceánů akumulovat a pomalu vydávat přijímané sluneční teplo a dlouhodobě tak ovlivňovat podnebí celé zeměkoule. Atmosféra přitom přenáší přijaté teplo z kontinentu nad oceány a naopak
2. Každé zalednění je důsledkem porušení bilance zeměkoulí přijatého slunečního tepla, k němuž dochází následujícím způsobem:
Jižní hranice kontinentální sněhové pokrývky osciluje každou zimu nepravidelně v závislosti na teplu přiváděném vertikálně sluncem a horizontálně atmosférou.
Poměrně malé změny v objemu přiváděného tepla stačí k tomu, aby hranice zasněžené oblasti se podstatně posunula k jihu nebo k severu. Plocha, na níž sníh odtál, však pohlcuje teplo 3-4 x více než adsorboval sněhový pokryv. Toto nově získané teplo je mnoho násobně větší než množství, jež bylo potřebné k roztavení sněhové pokrývky. Tepelný zisk je rozveden atmosférou, akumulován oceány a příští zimu pak zpětně ovlivňuje mikroklima v oblasti sněhové hranice. Jestliže tedy ve víceletém období začne klesat množství sluncem přiváděného tepla, projeví se tento směr vývoje posouváním sněhové hranice k jihu, zvýšením tepelných ztrát odrazem a současnými mnohonásobnými ztrátami v bilanci planetou přijatého tepla. Jinak řečeno dojde k lavinové reakci, jež prudce ochladí zeměkouli bez ohledu na to, na jakou hodnotu klesl přívod tepla sluncem. Samozřejmě i bez ohledu na obsah CO2 v atmosféře. Jestliže tato tendence trvá dostatečně dlouho, je dosaženo rovnovážného stavu, kdy další posun sněhové pokrývky je zabrzděn stoupajícím přívodem akumulovaného tepla z oceánů. V podrobnostech se pak celý pochod kombinuje s dalšími druhotnými vlivy, např. se změnami přiřazovaného tepla podle cyklu slunečních skvrn apod.
Uvedený princip je v dokonalé shodě s absolutními daty z posledního úseku pleistocénu. Poslední interstadiál Würmu (poslední glaciál) skončil před 22 000 lety, současně s počátkem klesajícího trendu v zimním ozáření severní polokoule. Tři tisíciletí poté dosáhl ledovec svého maximálního rozšíření. Prudké odtávání ledovců nastalo před 10500 lety, současně s počátkem stoupajícího trendu zimní insolace. Čtyři tisíciletí poté lze zaznamenat tzv. postglaciální klimatické optimum.

Výše uvedené slabiny této hypotézy lze, dle mého názoru, odstranit logickou úvahou.
Na jižní polokouli se uvedený jev nemůže projevovat z důvodu malého procenta pevniny oproti oceánům. Kontinenty jižní polokoule jsou od trvalého sněhového nebo ledového pokryvu Atarktidy odděleny oceány, které znemožňují její podstatné rozšiřování. Zato na Antarktidě je v kvartéru trvalý pleniglaciál.
Co se týče absence klimatických cyklických výkyvů v předkvartérních obdobích, lze vysvětlit kontinentálním driftem (Wegener 1912, Hess 1961). Pevniny severní polokoule Laurasie prostě byly umístěny jižněji. Teorie kontinentálního driftu je nyní součástí teorie tektoniky desek, která již byla potvrzena. Nejsvrchnější vrstva Země je rozdělena do 12 zemských desek, které plavou na žhavém, tekutém magmatu. Na počátku tercieru byly dvě základní pevniny Laurasie (dnešní Severní Amerika, Evropa, Asie) a Gondwana (dnešní Jižní Amerika, Afrika, Indie, Jižní a Severní Čína, Sibiř, Austrálie, Antarktida). Mezi Laurasií a Gondwanou byl zárodek Atlantského oceánu, na východě je již dříve odděloval oceán Tethys. V průběhu tercieru se postupně rozdělily do dnešní podoby umístění na Zemi. Připojení Sibiře, Severní, Jižní Číny a Indie k Euroasijskému kontinentu nutně posunulo Euroasijský kontinent, od kterého se již oddělila Severní Amerika, na sever. Spojením Jižní a Severní Ameriky, vytvořením Panamské šíje zesílil Golfský proud, oteplil a zvýšil se výpar Atlantického oceánu při Evropském kontinentu. Připojení Indie navíc vyvolalo tercierní vrásnění, při kterém vznikly Himaláje, Alpy, Karpaty, České středohoří, Lužické hory, Ještědsko Kozákovský hřbet, vyzdvižen Jizerskokrkonošský žulový pluton aj. V důsledku těchto geologických mohutných projevů Euroasijská pevninská kra postupně doplula po tekutém žhavém magmatu do zeměpisných šířek, kde počaly působit výše popsané ochlazující periodické jevy. Již závěr tercieru byl chladný. Zalednění ale přišlo až se čtvrtým chladným obdobím kvartéru zvaným Elster

Chronologický vývoj klimatu v kvartéru

Popis chronologického vývoje klimatu v kvartéru uvádím dle německé chronologické soustavy (Ložek 1973), která je nejpropracovanější ze všech světových chronologických soustav. Čas je počítán od počátku našeho letopočtu. Údaje platí pro Německo a střední Evropu.
Čas před r. 1.700 000
Období: REUVE
Klima :Střídaní teplejších a chladnějších výkyvů, v průměru výrazně tepleji než dnes.
Čas 1.700 000 - 100 000
Období: BRÜGEN
Klima: Chladné období, průměrné teploty se pohybují kolem 0 oC, v hlavních studených nárazech klesají až na -2 oC. Suché, výrazně kontinentální úseky ustupují fázím více oceánského rázu.
Období : TEGELEN
Klima: Teplé období, výrazné a dlouhé, teploty stoupají v optimu až o 4-5 oC oproti dnešku.
Zimy jsou mírné a deštivé, léta horká a suchá.
Čas 1 000 000 - 600 000
Období: EBURON
Klima: Chladné období, průměrné teploty se pohybují kolem 0 oC, v hlavních studených nárazech klesají až na -2 oC. Suché, výrazně kontinentální úseky ustupují fázím více oceánského rázu.
Období: WAAL
Klima: Teplé období, respektive dva teplé výkyvy, oddělené chladným stadiálem, teploty stoupají v optimu až o 4-5 oC oproti dnešku.
Zimy jsou mírné a deštivé, léta horká a suchá.
Období: MENAP
Klima: Glaciál, průměrné teploty se pohybují kolem 0 oC, v hlavních studených nárazech klesají až na -2 oC. Suché, výrazně kontinentální úseky ustupují fázím více oceánského rázu.
Čas : 600 000 - 500 000
Období: CROMER
Klima : Interglaciál, dva teplé výkyvy, oddělené chladným stadiálem. V optimu teplo a vlhko, pravděpodobně suchá léta a teplé deštivé zimy. O 3-4 oC tepleji než dnes.
Čas: - 500 000 - - 400 000
Období: ELSTER
Klima: Glaciál, první zalednění, chladno a sucho průměrné teploty -2 až -3 oC. Nejméně jeden interstadiál se zdvihem průměrné teploty až na 4 oC.
Čas:- 400 000 - - 200 000
Období: HOLSTEIN
Klima: Interglaciál, pravděpodobně dvojdílný, rozdělený stadiálem, složitě probíhající teplé a vlhké výkyvy, v optimu o 2 - 4 oC teplejší než dnes, dlouhé chladnější úseky. Ledovec pronikl na území Čech Jitravským sedlem, mezi Lužickými horami a Ještědsko-Kozákovským hřbetem, u Rynoltic zbytky morény. Dále pronikl do Slezska a Moravské brány.
Období: SAALE
Klima: Glaciál, maximální zalednění, ledovec pronikl do Slezska a Moravské brány,. Chladno a sucho, průměrné teploty - 2 až - 4 oC, z počátku řada teplých výkyvů.
Období: GERDAU
Klima: Dvoudílný interglaciál, rozdělený studeným výkyvem.Průběh klimatu vlhko, mírné teplo, studený výkyv, vlhko, teplo na vrcholu tepleji než dnes.
Čas: - 200 000 - - 130 000
Období: WARTHE
Klima: Glaciál, zalednění, zpočátku vlhký výkyv, pak chladno, sucho, průměrné teploty -2 až -3 oC.
Čas: - 130 000 - - 70 000
Období: EEM
Klima: Interglaciál (poslední), na vrcholu teplo a velmi vlhko, výrazná oceanizace, mírné vlhké zimy, o 2 - 3 oC tepleji než dnes. Srážky nejméně o50% vyšší než dnes.
Čas: - 70 000 - - 10 000
Období: WEISCHE
Tento poslední glaciál je přesněji zmapovaný
Čas: - 70 000 - - 50 000
Období: Časný WEISCHE, dva interstadiály AMERSFOORT a BRORUP
Klima: Na počátku chladný výkyv, výrazné ochlazení a vysušení, pokles průměrné teploty až na 0 oC, v interstadiálech drsné kontinentální podnebí, s poměrně teplým létem, teploty v optimu + 3 až +4 oC
Čas: - 50 000 - - 13 000
Období: Vrcholný WEISCHE
Klima: Pleniglaciál, z počátku střídání chladných a teplejších, z části i vlhčích výkyvů, teploty od -2 až -3 do +1 až +2 oC. Po r. 31 000 př.n.l. interstadiál průměrné teploty ± 0 oC, zvlhčení klimatu.. Po r. 26 000 př.n.l. Aljaška spojena se Sibiří, sucho a velmi chladno, s vlhčími výkyvy, pokles průměrné teploty o 10 - 12 oC proti dnešku, vrcholné ochlazení s průměrem - 2 až - 4 oC.
Čas. - 13 000 - - 8 300
Období: Pozdní WEISCHE
Klima: Chladno, mírně vlhko s teplejšími výkyvy. Teploty průměrné od -1 do +3 oC.

Tímto skončil doposud poslední glaciál. Ve studených obdobích kvartéru se uplatnily dva druhy zalednění, pevninské a horské. Pevninské ledovce pokryly celou severozápadní Evropu včetně britských ostrovů, severní polovinu Severní Ameriky i velké plochy v severní Asii.
Horské zalednění se mocně vyvinulo zejména v Alpách a vytvořilo menší centra i v poměrně nízkých středohorách, v Krkonoších, Schwarcwaldu, na Šumavě, ve vyšších pásmech Karpat. Stejně tomu bylo v ostatních světadílech včetně rovníkových oblastí.
Rozdíl ve vlivu ledových dob na kontinenty je dán jejich geomorfologií a to hlavně na floru. V Evropě jsou pohoří rovnoběžkového směru. Proti ustupující floře před kontinentální ledovcem sestupoval ledovec Alpský. Proto má Evropa na 1 km2 o řád měně druhů flory než Severní Amerika a o dva řády méně než Čína.

Postglaciál
Starý postglaciál - 8 300 - - 6 000
Období. PREBOREÁL
Čas: -8 300 - -7 500
Klima: Oteplování a zvlhčování, klima z počátku chladné až o 5 oC chladnější než dnes.
Období: BOREÁL
Čas: - 7 000 - - 6 000
Klima: Teplé podnebí se suchými léty, teplota dočasně stoupá rychleji než vlhkost. Podnebí díky tomu nabývá kontinentální ráz. Průměr teplot až o 2 oC.
Střední postglaciál -6 000 až -1250
Období: ATLANTIK
Čas: - 6 000 - - 4 000
Klima: Přibývá vlhkosti, srážky až o 60 - 70 % vyšší než dnes. Podnebí je mnohem silněji oceánické než dnes. Průměrná teplota je až o 3 oC teplejší než dnes. Jedná se o postglaciální klimatické optimum.
Období: EPIATLANTIK
Čas: - 4 000 - -1 250
Klima: Po r. -4 000 přišel suchý výkyv. Následuje střídání suchých a vlhkých výkyvů do konce Epiatlantiku. Léta byla teplejší než dnes, teploty v průměru o 1 až 2 oC teplejší než dnes. Vlhkost vzduchu postupně klesá.

Mladý postglaciál -1250 - + 2 000
Období: SUBBOREÁL
Čas: -1 250 až -700
Klima: Teplé, suché, období. V léta sušší než zbytek roku. Průměrné teploty 1 až 2 oC teplejší než dnes.
Období. SUBATLANTIK
Čas: -700 - + 600
Klima: Zhoršení podnebí, ochlazení a zvýšení srážek, chladnější vlhčí léta. Mírné kolísání vlhčích a sušších fází. V celku vlhčeji a chladněji než dnes. V dunajské déltě kolem r. 0 zamrzal Dunaj. Zřejmě jde o I. postglaciální stadiál.
Období: SUBRECENT
Čas: +600 - + 2008
Klima: Postupné zvyšování kontinentality. Po r. 900 nastává období teplého podnebí, které vyvrcholilo v letech 1150 - 1300. Jde o takzvané středověké klimatické optimum. Následuje pomalé ochlazování, které vrcholilo přibližně v letech 1550 - 1850 s těžištěm v koncem 17 století. Chladné období se nazývá Malá doba ledová (Ladurie 1977). Nejspíš se jedná o II postglaciální stadiál. Po r. 1850 se podnebí opět pomalu otepluje. V letech 1940 - 1980 došlo k dalšímu ochlazení. Zřejmě se jedná o studenou oscilaci. Po r. 1980 se podnebí zřetelně otepluje. Do dnešního dne klima ale nedospělo ani teplotních hodnot středověkého optima, natož hodnot postglaciálního optima. Přitom by klima mělo dosáhnout teplotních hodnot interglaciálního optima, které jsou až o 4 oC teplejší než dnes.

Závěr:
Na výše uvedených údajích pracovalo celé spektrum odborníků z různých vědeckých disciplín. Rekonstrukce kvartérního klimatu vycházela z odhadu poklesu sněžné čáry podle zachovalých stop horských zalednění, fosilních stop působení mrazu v periglaciální zóně, sprašových sérií, svahových serií, jeskynních serií, pobřežních serií, sedimentační dynamiky kvartérních uloženin, z nálezů fosílií fauny a flory v různých sedimentech, schránek malakofauny, analýz pylů z půdních a rašelištních sond, ze speciálních metod vyvinutých na podkladě izotopů uchovaných ve schránkách měkýšů, analýz vývrtů z ledovců i historických údajů.
Rekonstrukce kvartérního klimatu byla zpracována na základě synergického srovnání všech uvedených kritérií.

Oproti tomuto postupu širokého spektra vědců Al Gore vychází pouze z měření koncentrace CO2 a teplot v atmosféře nad středem Tichého oceánu, na údajích o koncentracích v minulosti CO2 , izotopu O2 a určení teplot z vývrtů na ledovcích v Aljašce. Neuvádí, jakým způsobem byly údaje tak rozdílných prostředí upraveny a objektivizovány, aby byly relevantní. Výkyvy koncentrací CO2 podmiňuje výkyvy teplot a zcela ignoruje, že by to mohlo být naopak. Naprosto ignoruje ostatní skleníkové plyny, zejména vodní páru, která spolu se svými ostatními skupenstvími dík svým fyzikálním i chemickým vlastnostem i regulaci odrazu slunečních paprsků dominuje. Bagatelizuje nevyvratitelné údaje o Malé době ledové i o posledním ochlazení za druhé světové války a po ní, kdy byla produkce CO2 dík válečným událostem a s nimi spojenou zvýšenou výrobou podstatně vyšší než dnes.
Svou nedostatečně vysvětlenou hypotézu, jejíž chyby odhalilo již více vědců, dokládá reálnými jevy, jako tání ledovců, orkány. Přitom tyto jevy pouze dokládají oteplování, které nemusí s koncentrací CO2 souviset. Naprosto ignoruje, že oteplování má i pozitivní stránky jako vyšší zemědělská úroda, jež je letos předpokládána v ČR, menší náklady na vytápění v zimě, to znamená i menší emise, i menší spotřebu fosilních paliv, otevření severní mořské cesty a pod.
Zato jeho film An incovenient Truth má vysokou propagandistickou úroveň. To však s vědou nesouvisí. Skutečnost, že Al Gore dostel Nobelovu cenu, tuto cenu značně znevažuje.
Než nesmyslně, násilně snižovat emise CO2 a tím zpomalit, ne-li zastavit ekonomický růst EU a tím i udržitelný rozvoj, je vhodnější zkoumat, jak se globálnímu oteplování přizpůsobit a naopak ho využít. Větší hrozbou je omezené množství ropy, jež potenciálně ohrožuje dopravu, na které je naše civilizace závislá.
Čeká nás dlouhé teplejší období, tak jak tomu bylo v minulých interglaciálech. V kvartéru za střídání klimatických výkyvů se vyvinul Homo sapiens sapiensis a postupně obsadil všechny dnešní oblasti, i ty dnes již neobývané.