O p o stęp ie badań
B adania p aleoldim atu i ewolucji środow iska p ro w adzo ne w oparciu o m etody pośrednie p ozostaw iają zaw sze sporo m iejsca do dow olnej in terpretacji. D latego w ażne jest, aby w yniki różnych b ad a ń , dotyczących zespołu zdarzeń z jednego okresu, zestaw iać i porów nyw ać, p rzyczynia się to bowiem do w eryfikacji i szerokiego u d o k u m e n to w a n ia wniosków.
W ażne p y tan ia w iążą się z zagad n ien iem p o rz ąd k u chronologicznego zidentyfikow anych zdarzeń z przeszłości: czy u d o k u m en to w an e zd a rze
nia rozm ieszczone są w czasie nieprzypadkow o, czy sto p ień u p o rz ąd k o w ania (np. ry tm ) w zrasta w raz z rozbudow ą rejestru faktów ? Jaką s tru k turę zm ian przybliżają w ciąż „gęstniejące” tablice chronologiczne, k o n struow ane przez paleogeografów ?
Ponieważ postęp w iedzy prow adzi od tw ierd zeń cząstkow ych, mniej dokładnych i słabiej uzasad n io n y ch , do tw ierd zeń uw zględniających w ię
cej stron i aspektów p rzed m io tu , dokładniej go odw zorow ujących i solid
niej uzasadnionych, dlatego nie m o żn a p om niejszać zn a czen ia czy rezy
gnow ać z w a rsztató w badaw czych, gdzie zdobyw a się tylko fragm en ta
ryczne dane. O d tak ich w stępnych d anych droga prow adzi ku osiągnię
ciom o w iększym znaczeniu.
W b ad a n ia ch ewolucji środow iska przyrodniczego obserw uje się sto p niow y p o stęp , zw iązany z w ykorzy staniem now ych m eto d i tech n ik b a
daw czych; rozwój te n w szczególności d otyczy te c h n ik kom puterow ych oraz m eto d izotopow ych i fizycznych p o d staw w nioskow ania i in terp re
tacji uzyskiw anych tą drogą danych. D u ż y p o stęp n astąp ił szczególnie w zakresie m eto d ra d io m etry czn eg o d ato w a n ia osadów. S topniow o w pro
w adzane są ilościowe m eto d y analizy, ale m o żn a przypuszczać, że stoso
w anie tych m eto d w b ad a n ia ch fizycznogeograficznych znajduje się wciąż jeszcze w fazie w stępnej. B adania przyrodnicze cechuje d u ża złożoność, k tó ra tru d n o podd aje się m atem aty czn ej obiektyw izacji. B adanie źle sfor
m ułow anej h ip o te z y roboczej b ardzo precyzyjnym przyrządem lub w yra
finow aną m eto d ą nie da dobrego w yniku Staw ianie niepew nych h ipotez w b ad a n ia ch p rzy rodniczych jest oczywiście dozw olone, ale częściej p o w inny one pozostaw ać p o p a rte jedynie intuicją badacza, gdyż rzadko daje się przeprow adzić p opraw ne w nioskow anie statysty czne (W alanus 1997).
W każdej d zied zin ie b a d a ń ta k n arasta bogactw o osiągnięć, że coraz więcej tru d u w ym aga d o statec zn e o panow an ie w iedzy już ustalonej, wy
starczające do tego, by m óc posu n ąć ją dalej. D aje się we znaki „wyśrubo
w a n a ” specjalizacja, a coraz szersze kręgi za d ań badaw czych wym agają w spółpracy specjalistów. W ydaje się, że n iezb ę d n a jest w spółpraca geo
m orfologów, klim atologów , palinologów , archeologów i czasem h isto ry ków w ocenie skali zm ian w holocenie spow odow anych przez fluktuacje klim atyczne i d ziałalność człow ieka. W spółpraca tak a m a już często m iej
sce; dość daleko jest jeszcze - zdaje się - do w ypracow ania sposobów tw órczej kom pilacji i syn tezy prac różnych specjalistów.
O z m ie n n y c h
A nalizując przejaw y zm ienności czasowej w geografii fizycznej korzy
sta się ze zm iennych różnego rodzaju. C zęść z nich m o żn a wyrazić za pom ocą c h a ra k te ry sty k liczbow ych, należą do nich nie tylko elem enty m ierzone przy użyciu instrum entów , ale rów nież rozm aite w skaźniki i in d y k a to ry procesów zachodzących w środow isku. N azyw am y je zm ienn y
mi n u m ery czn y m i. K orzystanie z nich pozw ala zwykle na bardziej obiek
tyw ną analizę rzeczyw istości. M ów iąc np. o tem p eratu rze panującej d a
nego d n ia m ożem y korzystać z „ n ien u m e ry cz n y ch ” określeń typu: m roź
no, zim no, ch ło d n o , ciepło, czy gorąco. N asza ocena zależy jedn ak od w ielu sub iektyw nych czynników . Co innego znaczy „ciepło” zim ą na Ala
sce, a co innego latem w W arszawie. Jeżeli pod ajem y w artość liczbową, sytuacja staje się jasna. W tym sensie w artość liczbow a tem p eratu ry , np.
1 1,5°C, m a w artość obiektyw ną. C zasem je d n a k zm ien n e nu m ery czn e i nienum eryczm e niosą d o k ład n ie tę sam ą inform ację. M ów iąc o opadzie atm osferycznym , m ożem y podzielić w szystkie dn i n a takie, w k tó ry ch opad w ystąpił - „opadow e” i takie, w k tó ry c h nie było o p ad u - „bezopa- dow e”. U jm ując to zagadnienie n u m ery czn ie, m ożem y dn io m z opadem przyporządkow ać w artość „1 ”, a d n io m bez o p a d u w artość „0 ”. O ba o p i
sy są całkowicie rów now ażne i ta k sam o obiektyw ne.
Z m ienne n u m eryczne m ogą być zm iennym i m ian ow an ym i, tzn . w y
rażonym i w jakichś określonych jed n o stk ac h , np. te m p e ra tu ra w sto p niach C elsjusza, o pad w m ilim etrach , częstość w y stępo w ania dn i z o p a
dem w procentach. W artość zm iennej jest ściśle zw iązana z jedno stk ą, zm iana jednostki pociąga za sobą zm ianę w artości. D ru g ą grupę stanow ią zm ienne niem ianow ane, określone tylko przez p o d an ie w artości, należy do nich np. w spółczy nnik zm ienności zd efin iow any jako iloraz o dch yle
nia standardow ego i w artości średniej. Poniew aż licznik i m ian o w n ik w y
rażone są w tych sam ych jed n o stk ach , to iloraz jest liczbą n iem ianow aną.
N iepokojące jest pojaw ianie się o sta tn io w lite ratu rz e wskaźników , m ają
cych charakteryzow ać procesy zachodzące w środow isku, a będących sum ą rozm aitych, zupełnie nieporów nyw alnych wielkości, z k tó ry c h jedne są m ianow ane, a inne nie. W spaniały p rzy k ład stanow i w sk aźn ik a n tro p o presji będący sum ą kilku czynników . K ażdy z nich opisuje in ne zjawisko i jest w yrażony w innych jednostkach! Szczególnie dziw aczny jest w ybór kw artału jako jednostki czasu w proponow anej form ule. Z apo m niano , że układ Sł zaleca stosow anie sekund...
Z m ienną n ienu m ery czn ą m ożem y zdefiniow ać jako tak ą, k tó rą p rz e d staw iam y za pom ocą opisu słownego, bez u żyw ania liczb. Ze zm iennych tego typu korzystam y przy w pro w ad zan iu różnego rod zaju typologii, np.
typ opadu (deszcz, śnieg, grad, m żaw ka,..), gleby, roślinności. K ażda z nich (np. typologia cyrkulacji atm osferycznej wg O suchow skiej-K lein) przyj
muje z góry określoną ilość w artości (tzn. kategorii). P roblem o biektyw ności pojaw ia się czasem (ale nie zaw sze) przy p rzy po rządk ow yw aniu konkretnym „b y to m ” poszczególnych typów, np. O suchow ska w yróżniła 13 typów cyrkulacji. Sytuacje sy n o p ty czn e w poszczególnych d n iach kla
syfikuje do danego ty p u ze w zględu n a p o d o b ień stw o ro z k ła d u ciśnienia nad Europą do rozk ład u w zorcow ego definiującego typ. W w ielu p rzy padkach rozm aite osoby byłyby sk ło n n e przydzielić in n y ty p w zorcow y tem u sam em u polu ciśnienia. W tym sensie om aw ian a klasyfikacja staje się w znacznym sto p n iu subiek ty w n a - w ynik zależny jest od osoby oce
niającej.
O b łę d a c h p o m ia ru
O perow anie różnym i ty p am i d an ych w ym aga w ypracow ania o dm ien nych m eto d ich analizy, pozw alających na wyciąganie obiektyw nych w nio
sków o otaczającej nas rzeczyw istości. Jednym z elem entów takiej anali
zy, n a d e r w ażnym , a zazw yczaj zu p ełn ie ignorow anym przez geografów jest problem b łęd ó w p o m iaru . Pom iar stanow i źród ło w szelkich zm ien
nych n u m ery c zn y ch , jakim i dysponujem y. N aw et te, które nie są m ierzo
ne bezpo średn io, zo stały obliczone przy użyciu wielkości m ierzonych.
K ażdy p o m iar o b arczony jest b łęd em w ynikającym z dokładności ta k o d czytu, jak i sam ej m eto d y pom iarow ej. Fizycy i chem icy zaznaczają za
wsze b łęd y n a swych w ykresach, geografow ie czynią to n ad er rzadko.
A szkoda, bo w yznaczają one ram y dla dokładn ości, z jaką podaw ać nale
ży re zu ltaty naszych analiz. C zy m a sens w ypisyw anie w yników z d o kład n o ścią do ósm ego m iejsca po p rzecinku (bo ta k ą liczbę po dał ko m pu ter), gdy analiza błędu pokazuje, że tylko pierwsza liczba jest naprawdę istotna.
O p ro g n o zie
W ciągu o sta tn ic h k ilk u n astu la t n astąp iło głębokie przeobrażenie m eto d pracy geografa fizycznego. W raz z upow szechnieniem się k om p u
terów zaczęto operow ać coraz szerszym i bazam i danych i wykorzystywać coraz bardziej w yrafinow ane m eto d y m atem aty czn e. G eografia fizyczna, a szczególnie k lim atologia stopniow o zbliża się do n a u k geofizycznych.
W ytw orzy ły się dw a w iodące nurty. Pierw szy z nich k on cen truje się na analizie przeszłych zm ian klim atu . Przez term in „przeszły” rozum iem y tu zarów no „odległą” przeszłość (b a d an ia paleoldim atyczne), jak i „bli
sk ą ” przeszłość, w spółczesne zm ian y klim atyczne. D rugi n u rt wiąże się z prognozą. Z chw ilą, gdy uśw iadom iono sobie zm ienność otaczającego nas środow iska w ynikającą ta k z przyczyn n atu raln y ch , zw iązanych m .in.
ze zm ianam i param etrów orb ity ziem skiej w okół Słońca, aktyw ności S łoń
ca, częstości i siły eksplozyw nych w ybuchów wulkanicznych, jak i na skutek d ziałalności człow ieka, przyczyniającej się do zm iany sk ładu chem iczne
go atm osfery, czy p rz eo b ra żeń środow iska pow odujących zm iany albeda, w ażnym zad an iem geografii stało się przew idyw anie, jak k lim at zareagu
je n a kolejne zm ian y środow iska fizycznego.
W b a d a n ia c h d o tyczących prognozy przyszłego k lim atu zaznacza się kilka o d rę b n y ch nurtów . Pierw szy stan ow ią przew idyw ania zm ian w skali lokalnej, jakie m ogą być w yw ołane przez ściśle określone d ziałania go
spodarcze (np. b ud o w a z b io rn ik a w odnego). N u rt drugi stanow ią scena
riusze zm ian k lim a tu zw iązane z m ożliw ością podw ojenia koncentracji dw u tlen k u węgla w atm osferze. N a podstaw ie prognoz uzyskanych przy
pom ocy G lobalnych M odeli C yrkulacji p róbu je się uzyskać prognozę w skali regionalnej. K orzysta się w ty m celu z m eto d staty sty czn y c h (tzw.
dow nscaling). C iekaw ą pró b ę takiej p ro g n o z y zaw iera p raca Oleckiej (1993). A utorka zastosow ała trzy różne m etody: interpo lację w ielom ia
nową trzeciego stopnia, regresję w ielo k ro tn ą i em p iry czn e funkcje o rto gonalne. O gólna idea rozw iązania polega n a zn a le zien iu w śród elem en
tów prognozow anych przez m odel globalny najlepszych pred y k to ró w dla zm ian lokalnych. Jest to now a d zied z in a za in tereso w ań klim atologów m ająca wielu przeciwników. N ajw iększym pro blem em jest d o k ład n o ść prognozy otrzym anej na podstaw ie m o d elu globalnego. N iestety, okazuje się, że m odele te potrafią nieźle odtw arzać rzeczyw iste w aru n k i sy n o p tyczne głównie w niskich szerokościach geograficznych (B oer 1 99 5). D la obszarów po łożonych w szerokościach przekraczających 5 0 sto p n i roz
rzut prognoz staw ianych przez różne m odele staw ia ich w iarygodność pod znakiem zapy tania. Liszewska i O lecka (1 9 9 5 ) przeanalizow ały dzie
więć najbardziej p o p u larn y ch m odeli globalnej cyrkulacji i przebiegi śred
niej miesięcznej te m p e ra tu ry i m iesięcznych sum opad ó w w Polsce z w ar
tościam i obliczonym i z tych m odeli i oceniły najw yżej m odel kanadyjski (C anadian C lim ate C e n te r M odel).
Trzeci n u rt w iąże się z prognozow an iem przyszłego k lim a tu n a p o d stawie tendencji zauw ażanych w spółcześnie (B oryczka 1992). M e to d a ta ma wielu przeciwników, poniew aż, jak zauw ażono pow yżej, n aw et s ta ty stycznie isto tn e tren d y okazują się z reguły n ietrw a łą ten d en cją. N ie m a zatem u zasadn ienia ekstrapolacja funkcji tre n d u p o za okres, dla którego funkcja trendu została obliczona. Istnieją możliwości prognozow ania zm ian klim atu w ynikających ze zm ian p aram etró w o rb italn y ch Ziem i - tu m am y do czynienia z trw ałym cyklem w ahań, ale już przew idyw anie efek tu kli
m atycznego eksplozyw nych w ybuchów w u lkaniczny ch graniczy z magią.
Już ten pobieżny przegląd problem ów zw iązanych z pro gnozow aniem klim atu w skazuje na olbrzym ie tru d n o ści, z jakim i m uszą b o ry k ać się podejm ujący to zadanie. W tej chwili w ydaje się on o dalekie od rozw iąza
nia. Najwięcej nadziei w iązać m o żn a chyba z d y n am iczn y m i m odelam i globalnej cyrkulacji, ale i one nie dają jeszcze zadow alających wyników.