Mała epoka lodowcowa – ile trwała i jakie miała skutki?

Mała epoka lodowcowa to ochłodzenie z lat ok. 1300–1850, które obniżyło średnią temperaturę półkuli północnej o ułamek stopnia i najmocniej dało się odczuć wokół północnego Atlantyku. Z prawdziwym zlodowaceniem ma niewiele wspólnego, bo lądolód nie wrócił, a poruszyły się tylko lodowce górskie i lód morski. Ludzie zapamiętali ją jednak jako czas zamarzniętych rzek i nieurodzajów. Nazwa mówi więcej o ich doświadczeniu niż o skali zjawiska.

Czym była mała epoka lodowcowa?

Mała epoka lodowcowa (także mała epoka lodowa, ang. Little Ice Age) to kilkuwiekowe ochłodzenie, które przyszło po średniowiecznym optimum klimatycznym. Najsilniej odczuto je wokół północnego Atlantyku. Średnia temperatura półkuli północnej spadła o ułamek stopnia. Według rekonstrukcji klimatu ostatnich 2000 lat zimne fazy nie wypadały przy tym wszędzie jednocześnie. W efekcie MEL nie była zjawiskiem globalnie spójnym.

Do zlodowacenia temu epizodowi bardzo daleko. W maksimum, które przyniosła ostatnia epoka lodowcowa, średnia globalna była niższa o kilka stopni. Lądolód skandynawski sięgał środkowej Polski. Tamto plejstoceńskie zlodowacenie przebudowało rzeźbę terenu. Holoceńskie ochłodzenie poruszyło jedynie lodowce górskie i lód morski.

Mała epoka nie należy też do jednostek, na które dzielą się epoki geologiczne – te wyznacza zapis skalny obejmujący co najmniej tysiąclecia. Nazwa jest więc umowna i oddaje raczej doświadczenie ówczesnych ludzi niż skalę zjawiska.

Ile trwała mała epoka lodowcowa?

Najszerzej przyjmowany przedział to mniej więcej lata 1300–1850. Wyznacza go chronologia glacjologiczna: lodowce alpejskie nasuwały się od XIV wieku, a z ostatniego maksimum cofnęły się dopiero po połowie XIX wieku. W tym ujęciu MEL jest najsilniejszą fazą neoglacjału, czyli serii nasunięć lodowców w drugiej połowie obecnej epoki geologicznej.

W Europie najzimniejszy okres przypada na minimum Maundera, czyli lata 1645–1715, gdy plamy na Słońcu niemal zanikły. Lodowce alpejskie osiągały największe zasięgi w połowie XVII i w połowie XIX wieku, a między tymi maksimami zdarzały się wyraźnie cieplejsze dekady. MEL była więc ciągiem chłodnych faz przerywanych ociepleniami.

Naturalne przyczyny ochłodzenia

Nauka nie wskazuje jednej przyczyny małej epoki lodowcowej. Za najlepiej udokumentowany uchodzi łańcuch, w którym jeden czynnik uruchamia następny. Badanie zespołu Gifforda Millera opiera się na datowaniu czap lodowych z Arktyki Kanadyjskiej i Islandii. Umieszcza ono gwałtowny początek letniego ochłodzenia i przyrostu lodu między 1275 a 1300 rokiem. Po nim nastąpiło wyraźne nasilenie ochłodzenia w latach 1430–1455.

Łańcuch łączy wulkany z Atlantykiem przez lód morski:

• Impuls: erupcje wulkaniczne – aerozole siarczanowe w stratosferze odbijają część promieniowania i ochładzają lata przez kilka sezonów; seria erupcji w krótkich odstępach nie daje klimatowi czasu na powrót.
• Sprzężenie: lód morski – chłodniejsze lata pozwalają mu się rozrosnąć, a większa biała powierzchnia odbija więcej światła i dalej obniża temperaturę.
• Podtrzymanie: ocean – lód spływający na południe wysładza wody północnego Atlantyku i może spowalniać przenoszenie ciepła, więc chłód trwałby stulecia po opadnięciu pyłów.

Słońce działało w tle tego łańcucha. Przy słabszej aktywności słonecznej do atmosfery dociera więcej promieniowania kosmicznego. W efekcie powstaje więcej izotopu ¹⁴C, zapisywanego w słojach drzew. Z tego zapisu odczytuje się minimum Spörera i opisane wyżej minimum Maundera. Wahania jasności Słońca są jednak za małe, by same wywołać ochłodzenie. Pogłębiały za to fazy uruchomione przez wulkany.

Wątek Atlantyku kryje paradoks. Przed ochłodzeniem nastąpiło ocieplenie oceanu. Rekonstrukcje temperatury wód powierzchniowych wskazują, że szczyt transportu ciepłej wody na północ przypadł na koniec XIV wieku. Uporczywa blokada atmosferyczna nad Północnym Atlantykiem wzmocniła wtedy AMOC, czyli atlantycką cyrkulację południkową, której częścią jest Prąd Zatokowy. Ciepła woda przyspieszyła topnienie lodu arktycznego. Słodka woda z lodu mogła następnie osłabić cyrkulację na początku XV wieku.

Za najbardziej prawdopodobne uchodzi dziś połączenie impulsów wulkanicznych ze sprzężeniami lodu morskiego i oceanu, przy modulującej roli Słońca. Hipotezą pozostaje udział AMOC. Rekonstrukcje siły tej cyrkulacji nie rozstrzygają, czy w czasie MEL była trwale słabsza.

Czy kolonizacja Ameryki obniżyła poziom CO₂ w atmosferze?

Hipoteza mówi, że tak, choć w niewielkim stopniu: wyludnienie Ameryk po 1492 roku mogło obniżyć stężenie CO₂ i pogłębić ochłodzenie. Epidemie, wojny i głód zabiły większość rdzennej ludności, a porzucone pola zarosły lasem. Zalesienie wtórne wiązało węgiel z atmosfery. Rdzenie lodowe z Antarktydy notują w XVI i na początku XVII wieku spadek stężenia CO₂ o 6,7–9,9 ppm, zależnie od rdzenia. Autorzy hipotezy łączą oba zjawiska w jeden ciąg przyczynowy.

To teza dyskutowana. Analiza rdzenia Skytrain opublikowana w Nature Communications sugeruje, że gwałtowny dołek około 1610 roku w zapisie Law Dome może być artefaktem. Spadek przebiegał według niej łagodniej. Nawet w wersji zwolenników zalesienie co najwyżej wzmocniło najzimniejszą fazę MEL. Sama MEL zaczęła się blisko dwa stulecia przed 1492 rokiem.

Głód, wojny i zamarznięte rzeki – skutki w Europie i w Polsce

Ochłodzenie uderzało najpierw w rolnictwo, a przez nie w gospodarkę i politykę. Chłodne, mokre lata skracały sezon wegetacyjny, więc seria nieurodzajów podbijała ceny zboża i prowadziła do głodu. Niedożywienie sprzyjało epidemiom, a drożyzna buntom i wojnom. Część historyków widzi w tym tło kryzysu XVII wieku, z wojną trzydziestoletnią włącznie.

Najłatwiej datować skutki zapisane w kronikach i relacjach wojskowych:

• Tamiza – w najostrzejsze zimy zamarzała w Londynie tak mocno, że na lodzie urządzano jarmarki mrozowe. Najsłynniejszy odbył się podczas Wielkiego Mrozu 1683–1684.
• Bałtyk – w lutym 1658 roku armia szwedzka przeszła po zamarzniętych cieśninach duńskich i wymusiła na Danii pokój w Roskilde.
• Lodowce alpejskie – w XVII wieku nasuwające się jęzory niszczyły pola i zabudowania w wysokich dolinach.

W Rzeczypospolitej Obojga Narodów obraz jest niejednoznaczny. Czy chłód zrujnował tutejszą gospodarkę? Badania historyków z UJ ukazały się w PNAS. Nie znalazły one istotnych dowodów, że nadejście MEL wywołało w Rzeczypospolitej kryzys gospodarczy. Przeciwnie, w pierwszej połowie XVII wieku produkcja zboża i liczba ludności nadal rosły. W Rzeczypospolitej sam chłód nie wystarczył więc do wywołania kryzysu.

Czy dzisiejsze ocieplenie to tylko wychodzenie z małej epoki lodowcowej?

Wyjście z małej epoki lodowcowej nie tłumaczy obecnego ocieplenia. Klimat nie wraca samoczynnie do poziomu wyjściowego, tylko reaguje na zmiany bilansu energii. Czynniki sterujące MEL nie dostarczają dziś dodatkowej energii.

Najwyraźniej widać to na przykładzie Słońca. Od połowy XX wieku dopływ energii słonecznej nie wykazuje trendu wzrostowego. Według wyjaśnienia agencji NASA globalna temperatura w tym samym okresie wyraźnie wzrosła. Przy powierzchni Ziemi robi się przy tym cieplej. Stratosfera jednocześnie się ochładza. Taki układ pasuje do działania gazów cieplarnianych, a nie do silniejszego Słońca.

Skąd więc przekonanie o „powrocie do normy”? MEL była ostatnim epizodem klimatycznym przed zmianą wywołaną przez człowieka. Jej koniec zbiegł się z rewolucją przemysłową. Raport IPCC przypisuje ocieplenie od połowy XX wieku przede wszystkim gazom cieplarnianym. Tempo tego ocieplenia przewyższa zmiany z całej MEL.