مؤشر مناخي

الوكلاء

وفي هذا السياق، في العلم، أحيانًا ما يكون من الضروري دراسة متغير ما لا يمكن قياسه مباشرةً. يمكن القيام بذلك عن طريق «أساليب الوكيل»، حيث يُقاس متغير ما يرتبط بالمتغير ذي الأهمية بالنسبة لنا، ثم يُستعمل بعدها لاستنتاج قيمة المتغير ذي الأهمية. تُستعمل أساليب الوكيل استخدامًا خاصًا في دراسة المناخ في الماضي، قبل الفترات التي كانت فيها القياسات المباشرة لدرجات الحرارة ممكنة.

من جانب آخر، لا بد من معايرة غالبية سجلات الوكلاء في مقابل قياسات درجة الحرارة المستقلة، أو في مقابل وكيل مُعاير بشكل مباشر، خلال فترة تداخلهم بغرض تقدير العلاقة بين درجة الحرارة والوكيل. يُستعمل التاريخ الأطول من الوكيل في إعادة إنشاء درجة الحرارة من الفترات الأقرب.

العينات اللبية الجليدية

الحفر

كذلك، العينات اللبية الجليدية هي عينات اسطوانية من الصفائح الجليدية في مناطق جرينلاند أنتاركتيكا وأمريكا الشمالية. بدأت أول المحاولات لاستخراجها في عام 1965 كجزء من السنة الجيوفيزيائية الدولية. مثل الطرق التقليدية للاستخراج، استعمل مختبر البحوث والهندسة في المناطق الباردة التابع للجيش الأمريكي حفارًا يعمل بالكهرباء في معسكر القرن بجرينلاند ومحطة بيرد بأنتاركتيكا عام 1968. كانت الماكينة قادرة على الحفر بعمق 15–20 قدمًا خلال 40–50 دقيقة. على عمق يتراوح بين 1300 حتى 3,000 قدمًا (910 مترًا)، كانت العينات اللبية بقطر 4 ¼ بوصة و تراوح طولها بين 10 إلى 20 قدمًا (6.1 مترًا). كانت العينات على الاعماق الأكبر، والتي تراوح طولها بين 15 إلى 20 قدمًا (6.1 مترًا) شائعة كذلك. مع بذل المزيد من الجهد، طور فرق الحفر التالية من أساليبها.

حلقات الأشجار

ومن ناحية أخرى، علم المناخ الشجري هو العلم الذي يختص بمعرفة المناخات في الماضي من خلال الأشجار، بشكل أساسي من خلال خصائص حلقات الأشجار السنوية. تصبح حلقات الأشجار أعرض حين تدعم الظروف النمو، وأضيق في الأوقات الصعبة. تبين أن بعض الخصائص الأخرى مثل أقصى كثافة لخشب الصيف (MXD) اعتُبرت وكلاء أفضل من عرض الحلقات البسيط. باستخدام حلقات الأشجار، قدر العلماء الكثير من المناخات المحلية عبر مئات وحتى آلاف السنوات في الماضي. عن طريق دمج الكثير من دراسات حلقات الأشجار (أحيانًا مع سجلات وكلاء المناخ الأخرى)، قدّر العلماء المناخات الإقليمية والعالمية في الماضي (شاهد سجل درجات الحرارة خلال آخر 1000 عامًا).

الوكيل

من جانب آخر، تساعد كذلك الفقاعات الهوائية في الجليد، والتي تحتوي على غازات دفيئة محصورة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان، على معرفة التغيرات المناخية في الماضي.

ومن جهة أخرى، منذ عام 1989 وحتى 1992، حفر مشروع الحفر الأوروبي للعينات اللبية الجليدية في جرينلاند في وسط جرينلاند بإحداثيات 72° 35' شمالًا، 37° 38' غربًا. كان الجليد في تلك العينات بعمر 3840 عامًا على عمق 770 مترًا، وبعمر 40,000 عامًا على عمق 2521 مترًا، وبعمر 200,000 عامًا أو أكثر في صخر الأساس على عمق 3029 مترًا. قد تكشف العينات اللبية الجليدية في أنتاركتيكا عن سجلات المناخ خلال الـ650,000 عامًا الماضية.

علاوةً على ذلك، ساعدت النسبة بين النظيرين 16O و 18O في جزئ الماء داخل العينة اللبية الجليدية على معرفة درجات الحرارة في الماضي وكذلك تراكم الثلج. يتكثف النظير الأثقل (18O) بسرعة أكبر مع انخفاض درجة الحرارة ويسقط بسهولة أكبر كهطول، بينما يحتاج النظير الأخف (16O) ظروفًا أكثر برودة ليهطل. بالاتجاه شمالًا نصبح بحاجة لمعرفة المستويات المرتفعة للنظير 18O كلما ازداد دفئ الحقبة الزمنية.

من جهة ثانية، فضلًا عن نظائر الأكسجين، يحتوي الماء على نظائر للهيدروجين، 1H و 2H، عادة ما يُرمز إليهم بـ H و D (نسبة إلى الديوتيريوم) – يُستعمل ذلك كذلك في نظائر درجة الحرارة. عادةً، تُحلل الصفائح الجليدية من جرينلاند من أجل النظير δ18O بينما في أنتاركتيكا تُحلل من أجل δ-ديوتيريوم. لا تظهر تلك العينات اللبية التي تُحلل من أجل النظيرين اتفاقًا.

ومن ناحية أخرى، توجد خرائط المواقع والقائمة الكاملة لمواقع حفر العينات اللبية الجليدية الخاصة بالولايات المتحدة على موقع المختبر الوطني لعينات الجليد http://icecores.org/.

أوراق الأشجار الحفرية

وفي هذا الصدد، عادة ما يستعمل علماء المناخ القديم الأسنان الخاصة بأوراق الأشجار لإيجاد متوسط درجة الحرارة السنوية في المناخات القديمة، ويستعملون حجم أوراق الأشجار كوكيل لمتوسط الهطول السنوي. في حالة إيجاد متوسط الهطول السنوي، يعتقد بعض الباحثين أن عمليات علم التاريخ الحفري تتسبب في أن تصبح أوراق الأشجار الأصغر أكثر تواجدًا في السجلات الحفرية، ما قد يحيد عمليات إعادة الإنشاء. ولكن، أشار بحث حديث إلى أن سجلات أوراق الأشجار الحفرية قد لا تكون انحرفت باتجاه أوراق الأشجار الصغيرة. تسترجع أساليب حديثة البيانات مثل محتوى ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي في الماضي من خلال الثغر الخاص بأوراق الأشجار الحفرية وتركيب النظائر، عن طريق قياس تراكيز ثاني أكسيد الكربون الخلوية. تمكنت دراسة أُجريت في سنة 2014 من استخدام النسب الثلاث عشر لنظائر الكربون لتقدير كميات ثاني أكسيد الكربون خلال آخر 400 مليون عام، تشير النتائج إلى حساسية مناخية أعلى لتراكيز ثاني أكسيد الكربون.