K lim at - uznaw any za najbardziej labilny sk ład n ik epigeosfery - od daw na jest p rzedm iotem szczegółow ych analiz, zm ierzających do ok re
ślenia zakresu, tem p a i innych cech zm ienności czasowej atm osfery. Te szczegółowe b ad an ia ograniczają się w zasadzie tylko do w zględnie n ie
długiego okresu in stru m en taln y ch obserw acji m eteorologicznych, które na obszarze Polski, w nieprzerw any ch ciągach, d a tu ją się od k o ń ca XVIII wieku. Seria pom iarow a w arszaw ska rozpo czy n a się w 1779 roku, k ra
kowska - w 1792 r.
Tylko te zarejestrow ane p o m iary m eteorologiczne m o żn a bez za strze
żeń zaliczyć do kategorii b ezpośrednich d an ych obserw acyjnych. W cze
śniejsze „zapisy” klim atologiczne, takie na p rzy k ład jak grubość słojów drzew lub skład izotopow y tle n u w osadach, należą raczej do m niej lub bardziej jednoznacznych w skaźników (indykatorów ) panującego w p rze
szłości klim atu. M ogą one w praw dzie odzw ierciedlać w łaśnie klim at, a nie jego poszczególne elem enty, ale ta k a „kom pleksow ość” o d zn acza się zara
zem pew ną w ieloznacznością. Słoje drzew na p rzy k ład skorelow ane są z tem p eratu rą m iesięcy letnich, ale n iezn a n e są relacje ich grubości z in nym i elem entam i k lim atu i w a ru n k am i siedliskow ym i, k tó ry ch o d d ziały w ania na przyrost drew na m ogą się w zajem nie u zu p e łn ia ć lub red u k o wać. Izotopow a skala te m p e ra tu ry w yraża n a to m ia st w w iększym sto p niu globalne niż lokalne oddziały w an ia w aru n k ó w term iczn y ch n a skład izotopow y grom adzonego w m aterii organicznej tlen u , przy czym tru d n o też oddzielić te oddziaływ ania.
Śledzone w sposób ciągły, obecnie p ra k ty c zn ie n a całym globie ziem skim, w spółczesne zm iany klim atyczne, stanow ią niew ątpliw ie pew ien wzorzec badawczy, tru d n iej osiągany w p rz y p ad k u inn ych sk ładników środowiska, któ ry ch przem ian y m ogą być re k o n stru o w an e różnym i sp o sobam i, ale zwykle frag m entarycznie i raczej jakościow o niż ilościowo.
R ekonstrukcje prow adzą do chronologicznego porząd k o w an ia zdarzeń, stanów lub struktur. T rudniejsze jest określenie ew olucyjnego, ciągłego w czasie procesu zm ian, jego zab u rzeń b ąd ź ry tm u .
I I I--- L
Ryc. 1. T rend wiekow y średniej rocznej te m p e ra tu ry pow ietrza (°C) w W ar
szawie w latach 1 7 0 0 -2 1 0 0 (wg J. B oryczki) i zm iany cen artykułów żyw
nościow ych p o c h o d z en ia roślinnego (w %) w Krakowie w latach 1 3 5 0 - 1900 (wg H. M aruszczaka).
1 0 0 % = c e n y a r t y k u ł ó w ż y w n o ś c io w y c h w g r a m a c h s r e b r a w l a t a c h 1 5 9 6 - 1 6 0 0 . W y k r e s y i l u s t r u j ą t e n d e n c j ę d o o k o ł o 2 0 0 - l e t n i e j o k r e s o w o ś c i k lim a ty c z n e j, z a z n a c z o n o m a k s im a i m in i m a d w u w ie k o w e g o c y k lu te r m ic z n e g o .
Z aw artość rejestru zdarzeń rośnie w m iarę p o stęp u badań; pow stają nowe i u p ad a ją stare w yobrażen ia i teorie, dotyczące przeszłości. W idać to szczególnie w yraźnie na przykładzie poglądów na liczbę plejstoceń- slcich zlodow aceń. C zy więc w m iarę dalszego rozw oju b adań paleoge- ograficznych i w zrostu liczby zn anych faktów - w iedza o zm ienności śro
dow iska będzie porów nyw alna, po d w zględem szczegółowości i zakresu ch a ra k te ry sty k ilościow ych, z w iedzą o w ahan iach klim atycznych w cią
gu o sta tn ic h 2 0 0 lat? C zy w ogóle m ożliw y i p o trzeb n y jest ilościowy opis tej zm ienności? Jakie w nioski m o żn a sform ułow ać, dysponując szczegó
łowym zapisem zachodzących zm ian? C zy w ykorzystanie zasady aktuali- zm u um ożliw ia prognozow anie zm ian? P om ińm y dalsze pytania.
U znając analizy zm ienności czasowej w klim atologii za najbardziej zaaw ansow ane w sensie w ym agań m etodyki b ad a ń szeregów czasowych - spójrzm y na re z u lta ty opracow ań, zajm ujących się w spółczesnym i zm ia
nam i klim atycznym i w Polsce.
Pierw sze analizy zm ienności w aru n k ó w klim atycznych w Polsce w y
k o n an o już p o n a d 100 la t tem u. P rz e d m io te m szczególnego zaintereso
w ania były w tedy obserw ow ane od ch y len ia od średnich w artości elem en tów klim atu, które w świetle p rz ek o n an ia o stabilności k lim a tu tra k to w a no jako anom alie sensu stricto. Liczono m .in. częstości „zb o cze ń ”, u zy sk u jąc rozkłady em piryczne te m p e ra tu ry i opad ó w (P ietkiew icz 1889). Były też próby oceny okresowości w ah ań k lim atycznych; R ychliński (1923 ) obliczał p rzeciętną trw ałość anom alii ujem n y ch i d o d a tn ic h , otrzym u jąc w ten sposób m .in. 4-letnią długość cykli opadow y ch w W arszawie. Pre
kursoram i stosow ania coraz to doskonalszych m eto d w ykryw ania okreso
wości zm ian klim atycznych byli K aczorow ska (1 9 6 2 ), S u ry jak (1 9 7 4 ), M ikulscy (19 7 2 ), M ito sek (1 9 7 0 ), B oryczka (1 9 7 9 ) i in. Z estaw ienia różnych cykli, publikow ane m .in. przez Jokiela i K ożuchow skiego (1 98 9), nie dają w zasadzie po d staw do jed n o zn aczn eg o określenia panującego rytm u zm ian klim atycznych, chyba że za re z u lta t tych poszukiw ań u z n a my, iż w w idm ie oscylacji k lim atyczn ych w ystępują liczne, zróżnicow ane składowe cykliczne. W istocie jest to niem al stw ierdzenie nieokresow ego charakteru przebiegu elem entów klim atu.
Interesujące są o statn io w ykonane analizy długich serii obserw acyj
nych, które u zew nętrzniają fłuktu acy jn y c h a ra k te r w idm a - pojaw ianie się i zanikanie „falow ania” o różnych częstotliw ościach (analiza falkowa serii dobow ych w artości elem en tó w k lim atu , F ortu n iak , 1997).
Mówiąc o okresowości, nie sposób pom inąć koncepcji Boryczki (1993), k tó ry uważa, iż „...m ało p raw d o p o d o b n e jest, by obecność k ilku nastu pasm częstości zm ian (rzeczywistych okresów) zarów no w w idm ach zm ien
nych klim atologicznych, jak też zm iennych astro n o m iczn y ch b yła przy
padkow a”. Nie wszyscy podzielają te n pogląd. Kilka uwag n a te n te m a t zawiera artykuł K ożuchow skiego (1 9 9 6 ). Tutaj w sp o m n im y o pew nych, zazwyczaj ignorow anych ograniczeniach, zw iązanych z ro z k ła d em obser
wowanej zm ienności na składow e cykliczne. N adaw anie realnego, em p i
rycznego znaczenia składow ym harm o n iczn y m implicite zm ienia nieco sens analizy Fourierow skiej, k tó ra przyjm uje, że funkcję nieokresow ą m o żna aproksym ow ać pew ną sum ą funkcji okresow ych. C zy jed n ak w rzeczyw i
stości przyrodniczej, nie tylko form alnie, n ieregularne fluktuacje isto tn ie pochodzą z n ało żen ia składników okresow ych? W y n ik analizy h a rm o nicznej jest hip o tezą, nie zaś faktem przyrodniczym .
Rytm iczne w ahania, w n iek tó ry c h seriach obserw acyjnych „widoczne gołym o k iem ”, ok azują się n a ogół n ietrw ały m i cecham i zm ienności kli
m atu. O ile m ożna je trak to w ać jako c h a rak tery sty k ę „p o rz ą d k u ” zm ien ności w pew nych okresach, to zw ykle zaw odne są prób y ekstrapolacji, służące prognozom lub rekonstrukcjo m . 7 -8 letn ia okresow ość te m p e ra tu r zim ow ych w Polsce w bieżącym stuleciu jest p rzy k ład em w yraźnej, ale zdaje się epizodycznej cechy zm ian tego ele m e n tu klim atu. M o żn a
w obec tego zapytać, czy d łu g o term in o w e cykle (jak np. 180-letni cykl term iczn y) należy uznaw ać za trw ale tylko z tego pow odu, że nie m am y p odstaw do em pirycznego w ykazania naszych wątpliw ości?
M o żn a w praw dzie przyjąć, że b ad a n ie okresow ości stanow i drogę w eryfikacji h ip o tezy o regularnych oddziaływ aniach czynników zew nętrz
nych (w szczególności Słońca) na system klim aty czn y Znalezienie w se
riach klim aty czn y ch cyklu 1 80-letniego, 11-letniego lub „wiekowego” sta
nowi w łaśnie p o tw ierd z en ie takiej hipotezy, p o d o b n ie jak h arm o n ik a 0 okresie dobow ym p ozytyw nie w eryfikuje hip o tezę o następstw ie dnia 1 nocy... In terp retacja „proxy d a ta ” (historia cen produktów rolnych w Pol
sce) p rzed staw io n a przez M aruszczaka (1 9 9 1 ) zdaje się potw ierdzać 180- letn ią okresow ość w ahań klim atycznych, ale należałoby jeszcze określić u dział czynników k lim atycznych i ekonom iki w zm ienności tych cen....
M o żn a także zauw ażyć, że system klim atyczny „p rod uku je” w łasne qu- asi-cykliczne w ahania, które niekoniecznie m uszą odpow iadać częstotli
wości zm ian czynników inicjujących te w ahania. Powstają fluktuacje, które tw orzą chw iejny ry tm , dość daleki od „czystej okresow ości”. B adania te n dencji zm ian klim aty czn y ch posiadają równie długą historię i ciągle o d naw ianą listę p y tań . W 1910 r. Sikorski napisał pracę pt. Czy kraj nasz wysycha?, sygnalizując po stęp u jące stepow ienie i staw iając p ytanie o jego przyczynę. Było to jednocześn ie p y tan ie o tendencję zm ian klim atycz
nych. B adając tre n d y szuk an o p o tw ierdzenia przypuszczeń o pogłębiają
cym się n iedoborze opad ó w (L am bor 1954; K aczorow ska 1962; Olcoło- wicz 1948 i in.), rosnącej oceanizacji klim atu (R om er 1947; Schneigert 1966), postępującym o ch ło d zen iu (S chm uck 1964), m alejącym usłonecz- nieniu (M oraw ska 1963). O sta tn io w zrasta zainteresow anie oznakam i globalnego ocieplenia.
Trendy b ad a n o drogą „w yrów nyw ania” szeregów czasowych filtram i d oln o p rzep u sto w y m i albo m eto d ą an alizy regresji. P odobnie jak w przy
p adku b ad a ń okresow ości, naw et staty sty czn ie isto tn e tren d y okazują się z reguły n ietrw a łą ten d en cją. T rudno zresztą przypuszczać, by mogło być inaczej. N aw et rozwój efek tu cieplarnianego - jeśli nie zostanie z jakichś przyczyn p o w strzym any - m a swój teorety czn y pułap. N ietrw ałość tre n dów prow adzi czasem do nieporozum ień, w yrażanych np. opinią, że trendy zależą od długości analizow anej serii... W yniki poszukiw ania tendencji klim aty czn ych p rzek ład ają się też nieraz zb y t łatw o na w nioski in terp re
tacyjne i prognostyczne. P rzykładem takiej “n a d in terp retac ji” jest kom en tarz do m apy tren d ó w opadow ych Kożuchow skiego (1 9 8 5 ), zam ieszczo
ny w o p racow aniu Stan środowiska w Polsce (A ndrzejew ski, Baranowski 1993). R osnące ten d en c je opadó w w yjaśniono oddziaływ aniem aglom e
racji m iejsko-przem ysłow ych na podstaw ie pew nej, n iezb y t zresztą wy
raźnej zbieżności w ystępow ania zespołów m iejskich i rejonów w zrastają
cych opadów (w rzeczywistości najw iększy przy ro st o pad ó w m iał miejsce w ...Rycerce D olnej). Ściślej biorąc, w zro st opadów pow in ien - w takim ujęciu - odpow iadać rozwojowi m iast, a nie tylko ich istn ie n iu w ciągu całego okresu pom iarów opadu, jeśli rzeczyw iście op ad y w zrosły o dR w związku z rozwojem m iast w tym czasie, to m o żn a zap ytać, ile w ynosi
ły te opady, gdy m iast jeszcze nie było? U żyw ając dalej rów nań tren d u , otrzym ujem y opady niepokojąco bliskie zera...
Geografowie, jak w większości w ypow iedzi na te m a t k lim atu , p rzy p i
sują przesadnie w ielką rolę u k s z ta łto w a n iu p o d ło ża i w ogóle k arto g ra
ficznym odzwierciedleniom zm ienności klim atu. T rudno zgodzić się z przy
puszczeniem , że w zw iązku z jakim iś lokalnym i czy naw et regionalnym i w arunkam i k ształtuje się określona, in d y w id u aln a p o stać zm ienności, jej przestrzenne zróżnicow anie w ytw arza się raczej pod w pływ em procesów m akrocyrkulacyjnych i m a m akroskalow y charakter. Lokalne osobliwości przebiegu elem entów k lim atycznych w ynikają p raw d o p o d o b n ie z przy
czyn losowych, w tym m .in. z niejed n o ro d n o ści serii obserw acyjnych.
O ddziaływ ania rozbudow y m iast na ten d en c je klim aty czn e są tu m oże wyjątkiem , ale i w tym p rz y p ad k u różnice łączą się z zak łóceniem jed n o rodności (zm ian oto czen ia stacji).
Ubiegłe dwa lata m ogą d ostarczają ilustracji, jak m oże zm ieniać się rozkład p rzestrzenny anom alii k lim atyczn ych ( a zarazem „tre n d ó w ”).
Powódź z 1997 r. znalazłaby niew ątpliw ie odzw ierciedlenie w postaci przyrostu opadów w rejonie Sudetów, ale „na szczęście” już w 1998 r.
nadzw yczajnie wysokie opady pojaw iły się w Polsce p o łu d n io w o -w sch o d niej. Badacze w ykorzystujący serie obserw acyjne, obejm ujące 1997 lub 1998 rok, otrzym ają bardzo o d m ien n e re zu ltaty swych analiz, tylko k tó ra z tych serii jest bardziej w iarygodna? P odobne znaki za p y ta n ia po ja
wiają się m .in. przy rozw ażaniu geograficznego ro z k ła d u zm ienności o p a
dów w Polsce (Kożuchowski 1 9 85). T em p eratu ra jest w praw dzie bardziej stabilnym p rzestrzennie elem entem klim atu , ale m o żn a sobie też w y ob ra
zić, jak znaczny w pływ na „tendencje k lim a ty c z n e ” w yw iera jedn a b ez
chm urna i m roźna noc, w ystępująca zim ą w jakiejś okolicy. B adaczom tendencji klim atycznych, w ykorzystującym serie obserw acji m eteo ro lo gicznych, w ypadałoby zalecić poszukiw anie i stosow anie specjalnego sp o sobu filtrow ania danych, zapew niającego śledzenie tre n d u , w olnego od tego rodzaju zakłóceń.
W podobn ym kieru n k u idącym p o stu la te m jest zalecenie o d dzielenia zm ienności „n atu raln ej” i antropogennej, zm ienności uw arunkow anej cyr- kulacyjnie itd. Pewne p róby tego rodzaju b a d a ń są już d o ro bk iem k lim a
tologów polskich (B oryczka 1993; Lorenc 1994 i in.)
Kwestia jednorodności serii obserw acyjnych jest oczyw istym w a ru n kiem popraw ności w yniku ich b adań. Seria w arszaw ska tem peratury, an a
lizow ana w w ielu pracach, je d n o ro d n a n iestety nie jest, co ew identnie p okazuje ryc. 2 w artykule K ożuchow skiego (199 6). N iejednorodność d anych, form alnie ujaw niająca się w n ie k tó ry c h najnow szych seriach, p o d d aw anych te sto m jednorodn ości, zaw iera jed n ak - paradoksalnie - cenną być m oże inform ację o p rzem ianach reżim u klim atycznego. Prze
m iana ta k a n a stą p iła p ra w d o p o d o b n ie w końcu lat 80 XX stulecia, b o wiem serie obejm ujące ten okres o kazują się w świetle testów „bez pow o
d u ” n iejed n o ro d n e (F o rtu n iak , 1997, D eg irm endzic 1998). Czy wobec tego żyjem y już od tego czasu (także) w odm ienn ym klimacie? Inaczej m ówiąc, n a sta ła być m oże od tego czasu pew na „faza” lub „epoka” klim a
tyczna.
K ategorią ep o k k lim atycznych posługiw ano się już w przeszłości. Z a
uw ażono, że na p o cz ątk u XX w ieku od zn aczy ła się w yraźnie epoka oce- anizacji k lim a tu Polski (szczególnie w drugiej dekadzie), od 1940 roku
„załam ała się” cyrkulacja strefow a i pojaw iły się ostre zimy, „coś” stało się też z w aru n k am i cyrkulacyjnym i w 1970 r., w reszcie nastąpiło radykalne złagodzenie zim począw szy od r. 1987/88. Epoki, jako kategoria opisu zm ian k lim atycznych, bardziej niż tre n d y i cykle, w yrażają jakościowe i kom pleksow e przem ian y klim atu . O kres zw any epoką odznacza się n a grom adzeniem anom alii, cech określonego rodzaju, w yróżniającym się re
żim em . Epoki określają też p o rz ąd ek chronologiczny zdarzeń atm osfe
rycznych, ich dy n am ik ę, a naw et pow tarzalność. Epoka „musi się” kiedyś skończyć, a w perspektyw ie - uw aża się - n astąpi pow tórzenie epok m i
nionych. W m iarę trw a n ia epoki rośnie p raw dopodo bieństw o jej zak oń czenia. Interglacjał trw a już p o n ad 10 tys. lat - mówi się - m oże więc z n a tu ry rzeczy stoim y na progu n astępnego zlodow acenia? W podejściu takim zaw iera się h ip o teza , zakładająca okresowość, a co najm niej p ow ta
rzalność zd arzeń klim atycznych.
Koncepcja epok klim atycznych - w skali trw ania współczesnych zm ian klim atycznych - w yw odzi się z prac klim atologów rosyjskich, k tórzy w ten sposób opisyw ali p rz ek ształce n ia w aru n k ó w cyrkulacyjnych na naszej półkuli (D zierdziejew ski 1978; Girs 1977 i in.). O epokow ym ch a rak te
rze zm ia n cyrkulacji a tm o sfe ry c z n e j n ad E u rop ą p isała O suchow ska (1 9 8 7 ). W lite ratu rz e polskiej czyniono też próby w iązania w ahań klim a
tycznych z p o d ziałem okresu, zaczynającego się przy końcu XIX w., na epoki cyrkulacyjne wg A .A .G irsa (Trepińska 1988; Kożuchowski 1985 i.in). N asuw a się p rzypuszczenie, k tóre pozw ala uzn ać epoki klim atycz
ne za c h a ra k te ry sty c z n ą cechę zm ienności, obserw ow anej w szeregach czasow ych różn ych w skaźników k lim atycznych i stanow iącej zarazem źródło przejaw ów okresow ości czy trendów , znajdow anych w tych szere
gach. W arte podkreślenia jest cyrkulacyjne p o ch o d z en ie epok. C en ne b y łoby opracow anie ścisłej, obiektyw nej m eto d y w y ró żn ian ia ep o k klim a
tycznych. Ciekawe, czy w ykorzystanie takiej m eto d y p otw ierdzi istn ienie przypuszczalnych term inów pojaw iania się XX-wiecznych ep ok klim atycz
nych: 1 9 1 0 ,1 9 4 0 ,1 9 7 0 ,1 9 8 7 ?
Koncepcja epok klim atycznych, k tó ry c h w y stąpienie w bieżącym s tu leciu udoku m en to w an o w szeregu pracach, p o siad a pew ne analogie z o b razem zm ian środow iska (w tym k lim a tu ), rysującym się n a podstaw ie rekonstrukcji paleogeograficznych. Być m oże analogia ta nie jest przy
padkow a - m oże ta k w łaśnie d o k o n u ją się p rzem ian y w geosystem ie?