5. Historická klimatologie Historická klimatologie je definována jako vědní disciplína situovaná na rozhraní klimatologie a (environmentální) historie, pracující hlavně s dokumentárními prameny a používající metodologii klimatologie a historie ve třech oblastech: a) Zabývá se rekonstrukcí časové a prostorové variability počasí a podnebí, jakož i přírodními extrémy vztahujícími se ke klimatu, zejména pro období před zřízením národních sítí meteorologických stanic (hlavně pro poslední tisíciletí), ale i poté. b) Studuje citlivost minulých společností a ekonomik ke kolísání klimatu, klimatických extrémům a přírodním katastrofám. c) Zabývá se prezentací a společenskou percepcí klimatu v minulosti. (Brázdil et al., Climatic Change, 2005) 5.1 Definice a vývoj historické klimatologie Emmanuel Le Roy Ladurie (*1929) Following the general paradigm after the demise of the climatic determinism, that social phenomena are supposed to be explained by social processes, Le Roy Ladurie was very reluctant to admit any societal relevance of climatic variations: ”In the long term the human consequences of climate seem to be slight, perhaps negligible, and certainly difficult to detect.” LeRoyLadurie Dijon 09 019 1967 lamb1 Hubert Horace Lamb (1913-1997) Lamb, H. H. (1977): Climate: Present, Past and Future. Vol. 2: Climatic history and the future. Methuen, London, 835 pp. • use of temperature and precipitation indices • synoptic interpretation • climate paradigm of the past millennium • climate and society - climatic determinism alexandre Pierre Alexandre (*1951) • analysis of climatic patterns in Europe based on written documentary evidence from the Medieval time • criticism of data about weather and related phenomena - utilisation of historically credible sources • short overview of reports in the European scale 1987 pfister Christian Pfister (*1944) – zakladatel moderní HK • jednoduché a vážené teplotní a srážkové indexy • dopady minulých klimat na člověka a lidskou společnost • synoptická interpretace DSCF4147 1984, 1988 KnihaMala • přírodní pohromy a jejich percepce • organizace (středo-)evropské spolupráce v HK img687 1999 EU program MILLENNIUM (2006-2010) img665 • financovaná evropská spolupráce v historické klimatologii (10 zemí) • použití metod standardní paleoklimatologické rekonstrukce • nové vědecké poznatky z historické klimatologie • rozšíření historické klimatologie do dalších zemí (Švédsko) • konfrontace s klimatickými modely • akceptování historické klimatologie paleoklimatologickou komunitou “Golden Age” of historical climatology – the 1990s–2000s glaser Jones KnihaVelka ogilvie Buisman2 5.2 Dokumentární prameny o počasí a příbuzných jevech • narativní prameny (anály, kroniky, paměti) • osobní korespondence • ekonomické prameny • obrazové dokumenty • noviny a časopisy • příležitostné tisky • epigrafické prameny • časné vědecké práce a komunikace (kompilace zpráv) • vizuální denní pozorování počasí • časná přístrojová meteorologická měření Značky_1806 5.2.1 Prameny individuální zpráva 1890_noviny Zdroje vyprávěcí povahy anály, kroniky, paměti atd. vavak Jan František Vavák zaznamenával počasí v Milčicích v letech 1770-1816 “Dne 30. července (1119) ve středu, když se již den chýlil večeru, prudký vichr, ba sám Satan v podobě víru, udeřiv náhle od jižní strany na knížecí palác na hradě Vyšehradě, vyvrátil od základů starou a tedy velmi pevnou zeď, a tak - což jest ještě podivnější zjev - kdežto, obojí strana, přední zadní, zůstala celá neotřesená, střed paláce byl až k zemi vyvrácen a rychleji, než by člověk přelomil klas, náraz větru polámal hořejší a dolejší trámy i s domem samým na kousky rozházel je. Tato vichřice byla tak silná, že kdekoliv zuřila, v této zemi svou prudkostí vyvrátila lesy, štěpy a vůbec vše co jí stálo v cestě.” (Jde o popis tornáda v Cosmae Pragensis Chronica Boemorum, s. 219) Fig_7_1_cosmas Pražský kanovník Kosmas Vizuální denní pozorování počasí Příklady z Českých zemí: - Jan z Kunovie, 1533-1545, jihovýchodní Morava - Karel starší ze Žerotína, 1588-1591, Náměšt nad Oslavou - Bartoloměj Zelenka, 1680-1682, 1691-1694, 1698-1704, Soběslav, Tábor, Brandýs nad Labem - Karel Bernard Hein, 1780-1789, Hodonice Tabulka Obr_4 Analysis of visual daily weather records - interpretation of terms used - graphical presentation - frequency of events (the recent reference period) - derivation of T and P indices - quantitative interpretations Fig_1 Fig_2_NASKENOVAT Denní záznamy počasí (1693–1783) z diárií premonstrátů Fig_26 na Hradisku (H) a na Svatém Kopečku (SK) Interpretace záznamů z diárií Změny v poloze ledovce Rhone v letech 1856 a 1998 © Hydrologischer Atlas der Schweiz 3.8. 1856 1998 Obrazové dokumenty Povodeň 1814 Fig1 Střelecký terč (1826) zobrazující povodeň Dyje na jižní Moravě v února 1799 a úsilí posádky ruských kozáků zachraňujících vesničany plovoucí na ledových krách a zbytcích stavení ve Starém Šaldorfu Most v Litoměřicích zničený během povodně na Labi dne 24. března 1814 • • • Quelle: Úroveň 1: Preventivní Úroveň 2: Výskyt nějakých škod Úroveň 3: Výskyt významných škod Úroveň 4: Celá úroda v nebezpečí Úroveň 5: Nebezpečí hladomoru Úrovně prosebných procesí proti suchu: Martín-Vide, Barriendos (1995) Prosebná procesí (rogativas) ve Španělsku, Itálii a jinde – nepřímý dokumentární indikátor klimatu Liturgické prameny auto0 Philomates_titul Titulní strana tištěného kázání domaželického kněze Daniela staršího Philomatesa s názvem „O hrozném a velikém suchu zadržení dešťů a odtud následujícím nedostatku vody, jakéhož sucha žádný z lidí nynějších, ode sta let i výšeji, starých nepamatuje“, předneseného u příležitosti extrémního sucha z roku 1616 (Předmět ze sbírek Národního muzea v Praze) Epigrafické prameny Hladový kámen Hladový kámen při levém břehu řeky Labe v Děčíně obnažený při suchu v roce 1904 - indikátor suchých období (hydrologické sucho) v Čechách Plastika Bradáče na nábřeží Vltavy vedle Karlova mostu v Praze (vlevo) a původní poloha Bradáče podle vyobrazení F. W. Welleby z roku 1827 (vpravo) bradac1 socha1 Značky velkých vod – Bradáč v Praze Značky velkých vod pov_6 pov_7 Zámecká skála v Děčíně Cedule z Ústí nad Labem image00372 Pamětní dobová medaile připomínající nálet sarančat v Německu v roce 1693 img002 Kramářské a trhové písně „Léta Páně tisícího a přitom též šestistého sedmdesáte osmého na den svatého Václava, budiž Bohu čest a sláva, jest nám dána z nebe vláha. Na přímluvu Matky Boží ráda se ouroda množí, deštíčkové dobře slouží. Neboť z nebeské výsosti spadl deštíček v tichosti beze vší lidské starosti.“ atd. Klíč od deště aneb Nová píseň v čas sucha Druhé vydání písně z roku 1679 měšťanem Nového Města Pražského Václavem Šťastným Františkem Rambekem (velké sucho 1678) Příležitostné tisky Moralistický spis faráře Víta Jakeše Přerovského k vichřici z 28. prosince 1612 PovetriZC Description of flood on the River Vltava in February 1581 in Prague and the plague in 1582 113x Časné vědecké práce a sdělení Fig_1 Title page of the book by Christian Gottlieb Pötzsch “Chronologische Geschichte der grossen Wasserfluthen des Elbstroms seit tausend und mehr Jahren”, published in Dresden in 1784 - compilations can by biased by uncritical use of sources (misdating, multiplication of the same event) 5.2.2 Prameny institucionální • knihy počtů • zprávy o škodách způsobených extrémy počasí jako základ pro žádosti o snížení daní • oficiální korespondence • noviny (včetně meteorologických pozorování) • lodní deníky • systematická meteorologická pozorování cover_sheet Vinobraní ZNE Knihy počtů diagram_1-vydání RDR-I_a_m Knihy počtů města Loun (SZ Čechy) Informace o pravidelných sobotních výplatách mezd za zemědělské a různé obecní práce (ve vztahu k počasí - např. vysekávání ledu mezi mlýnskými koly a u mlýnů na řece Ohři, odklízení sněhu, žňové práce) Obrázek Louny • carrying manure to the pipes (protection from frost) • cutting of ice between mill-wheels and at mills (intense frosts) • removing of ice barrier on the Ohře river (intense frosts) • clearing snow from roofs and roads (much snow) • first field work (end of winter - mild weather) • carrying water out of cellars (torrential rains) • beginning, course and end of harvest work (weather character) • repairing bridges, window panes and roofs (weather extremes) Louny-Will Louny - 1602 Obr_5 Duration of periods with cutting ice at the Louny mills Rekonstrukce teploty vzduchu založená na ekonomických pramenech Reconstructed winter temperatures (°C) Prague-Klementinum in 1518-1621 (reference period 1901-1960): a - method of linear regression b - method of mean anomalies (Brázdil and Kotyza, 2000) Report of a village reeve Printed form for tax reduction Škodní záznamy Case study: use of taxation data in Southern Moravia for the study of past floods Fig_2 The First Moravian Land Registry (1655) about farmers affected by HME extremes: “whosoever in the future shall suffer damage due to fire or otherwise, for the purpose of reduction of [taxes due from] hides affected by the damage, report it to the regional administrator who will evaluate it with the neighbours” The process of tax remission related to damage arising out of hydrometeorological extremes. The numbers express the temporal sequence of individual steps in the process fig03 Annual frequency of (a) total hydrometeorological extreme events and (b) individually classified types of extremes in south-eastern Moravia (10 estates) during the 1751–1900 period derived from taxation data (Brázdil et al., 2012) Fig_6_Dyje Frekvence povodní WF – Oct.-Mar., SF – Apr.-Sep., B - unknown 10 August 1694 - hailstorm, spate rain, flood 2 June 1710 - spate rain, flood 1705 (25 and 27 June, 9 August) - hailstorm, spate rain, flood 28 May 1711 - hailstorm Panství Pernštejn – postižené obce Ekonomické prameny - vinobraní Proxy vine data - beginning of vintage - amount of wine - quality of wine Vinobraní J_2 Wine Crisis in Central Europe (Landsteiner, 1999) Lower Austria fig_comm Fluctuations of April-August temperature anomalies in Burgundy as reconstructed from grape-harvest dates in the period 1370–2003. Smoothed by 30-year Gaussian filter, σ – standard deviation (Chuine et al., 2004) Úřední korespondence Noviny, časopisy -description of weather and hydrometeorological events and their impacts, requests for help to people affected -early meteorological / hydrological measurements - Obr_43 Meteorological observations in Brno were regularly published in Brünner Zeitung from 1820 Lodní deníky The sailing ship of the great of sail was the highest technological achievement of its time. They created, unintentionally, a near-global network of weather observation platforms. BHC1097_Pocock_E_Indiaman Ships sailed the world’s oceans, trading, fighting, exploring and maintaining the great European empires. Officers of all nations were obliged to keep logbooks, and in which a careful daily record of the weather was included. cover_sheet Odhaduje se, že v britských archivech existuje přes 120 000 lodních deníků z období 1650-1850. Další archivy existují ve Španělsku, Holandsku, Francii a v dalších zemích. Představuje to přes šest milionů věrohodných a detailních zpráv o počasí. Asi do roku 1790 jde pouze o kvalitativní záznamy, které zahrnují: 1. Sílu větru (ne podle Beauforta cca do roku 1836) 2. Směr větru 3. Poznámky o denním počasí (déšť, kroupy, sníh, mlha, hřmění, oblaka atd.) Čtení barometru a teploměru jsou k dispozici ve větší míře až po roce 1800. Rattlesnake(7) Rattlesnake_Nov1796_p1(detail) typical left-hand facing page on a late eighteenth century English logbook HMS Rattlesnake (November 1796) and detail Winds S by E then South Rattlesnake(8) Rattlesnake(8)_detail typical right-hand facing page on a late eighteenth century English logbook HMS Rattlesnake (November 1796) and detail First part fresh Gales & Squally – Latter part more moderate w [weather] – made Sail as necessary. Read the Articles of War & mustered the Ships Company Studie projektu CLIWOC (Climatological Database for the World’s Oceans: 1750 to 1850) se koncentrovaly na verifikaci a kalibraci dat a přípravu databáze a spolupráci s ICOADS – viz: www.ucm.es/info/cliwoc Prostorové pokrytí údaji je dobré v severním a jižním Atlantiku a Indickém oceánu, ale chudé v Tichém oceánu. Figure 7_5 CLIWOC publications: Cover Figure 3_7 CC cover EC book Special edition of Climatic Change CLIWOC multi-lingual dictionary of weather terms Přednosti dokumentárních údajů •Dobrá kontrola datování a velké časové rozlišení. •Jasné rozlišení meteorologických prvků v narativních zprávách (např. teplota, srážky, sníh, vítr). •Orientace na povětrnostní anomálie a přírodní pohromy. •Pokrývají všechny měsíce a sezony (pokud se berou dohromady). Nevýhody popisných dokumentárních údajů •Diskontinuity v pozorováních (např. úmrtí pozorovatele/autora záznamů nebo změna v administrativním procesu). •Šum způsobený různou percepcí pozorovatelů. •Problém překryvu dokumentárních údajů s obdobím přístrojových pozorování (kalibrace x verifikace pro rekonstrukci). (Pfister et al., 1999) 5.3 Metody historicko-klimatologické analýzy a rekonstrukce The index of record density Hz (Pejml, 1966) Hz = k1P1/365 + k2P2/52 + k3P3/12 + k4P4/4 + k5P5 where Pi - the number of observations (i - kind of records: 1 - daily, 2 - weekly, 3 - monthly, 4 - seasonal, 5 - annual), ki - the transfer coefficient (k1=84.1, k2=12.0, k3=2.8, k4=0.9, k5=0.2) obr4_11 1- narrative sources 2 - visual daily observations Hustota záznamů v ČR Karel Pejml (1918-1992) - 1946-1978 - Czech Hydrometeorological Institute (observatory Doksany) - Pejml, K. (1966): A contribution to climatic fluctuations in the north Bohemian wine and hop growing region from 1500 to 1900. Sborník prací HMÚ 7, Praha, 23-78. Graf_Pejml Pejml Severe winters Mild winters Kinds of climatic evidence from historical documents from the High Middle Ages §Prior to AD 1300: Reports of socio-economically significant anomalies and (natural) disasters. §1300 to 1500: More or less continuous reports on characteristics of summers and winters (to some extent also on those of spring and autumn) including reference to “normal” conditions. §1500 to 1800: Almost complete description of monthly weather, to some extent also of daily weather. §1680 to 1860: Instrumental measurements made by isolated individuals. First short-lived international networks §From 1860: Mostly instrumental network observations • • • Pfister (2001) Antonín Strnad (1746-1799) - a professor of Charles University and a director of the Prague observatory - Strnadt, A. (1790): Chronologisches Verzeichniss der Naturbegebenheiten im Königreiche Böhmen vom Jahre Christi 633 bis 1700 … Prag 1790. Klementinum_m Strnad_m Kritická práce s daty – historické kompilace zpráv o počasí Fig3 Compilations of weather records • Pötzsch (1784) • Pilgram (1788) • Angot (1895) • Hennig (1904) • Easton (1926) • Weikinn (1958-2002) - 6 volumes Criticism by Bell and Ogilvie (1978): - wrong dating, multiplication of events Dokumentární prameny jako zdroj informací pro rekonstrukci klimatu a)(bio)fyzikální řady Jsou založeny na datech pocházejících z institucionálních pramenů jako data různých zemědělských prací (např. začátek žní nebo vinobraní), dopravní aktivity (otevření severských přístavů po zimě, data začátku a konce zámrzu řek, jezer nebo kanálů) atd. b) řady teplotních (srážkových) indexů Vážené měsíční indexy – teplota vzduchu / srážky –3 extrémně chladný / extrémně suchý –2 velmi chladný / velmi suchý –1 chladný / suchý 0 normální +1 teplý / vlhký +2 velmi teplý / velmi vlhký +3 extrémně teplý / extrémně vlhký Sezonní indexy jako prostý součet měsíčních indexů mohou dosáhnout hodnot v rozmezí –9 až +9, roční indexy –36 až +36. Problémy dokumentárních údajů z pohledu rekonstrukce klimatu - chybějící údaje – někdy klasifikovány jako “normální” (chybějící údaje ale nemusí znamenat normální průběh počasí) - nestejný zájem pozorovatele o projevy počasí v průběhu roku (větší pozornost vegetačnímu období a extrémním povětrnostním jevům jako velké mrazy/horka, množství sněhu atd.) – zimy a léta lépe pokryta daty než jaro a podzim - extrémní hodnoty (obtížné charakterizovat je ve škále ordinálních indexů) - “normální” povětrnostní podmínky (různá úroveň “normálního” počasí pro jednotlivé pozorovatele) - neklimatický šum („společenský“ – social bias) v údajích (může být interpretován jako klimatologický) Obr_6 Rekonstrukce teploty vzduchu a srážek - řada indexů (dokumentární údaje) - měsíční: jednoduché -1 až 1, vážené -3 až 3 - kalibrace - převodní funkce (index – měřená hodnota) - verifikace – různé statistiky - rekonstrukce Schéma kvantitativní (paleo)klimatické rekonstrukce index_DJF klem_DJF kalibrace verifikace rekonstrukce Přenosová funkce je stanovena pro období překryvu a aplikována na proxy data předchozího období. T(měř) = f(proxy) T(vyp) v. T(měř) T(rek) = f(proxy) 3 Obr5 Schéma rekonstrukce z řad teplotních indexů (Dobrovolný et al., Climatic Change, 2010) index_2 +3 extrémně teplý +2 velmi teplý +1 teplý 0 normální -1 chladný -2 velmi chladný -3 extrémně chladný Rekonstruované teploty vzduchu podle dokumentárních pramenů pro střední Evropu scale Miksovic Jan_z_Kunovic auto0 Finální hodnota indexu je interpretována z různých pramenů („opakování“) Dokumentární prameny jsou nejdříve transformovány do řady ordinálních indexů Sestavení řad teplotních indexů a měřených teplot vzduchu pro střední Evropu comlpet 11_st a) řada teplotních indexů – průměr DE + CH + CZ pro 1500–1854 b) řada měřených teplot vzduchu – průměr z 11 homogenizovaných řad z Německa, Švýcarska, Rakouska a Čech s odstraněním „časného přístrojového šumu“ (stínění teploměrů) pro 1760–2007 DE – Německo, CZ – České země, CH – Švýcarsko, PL – Polsko, CB – historické Uhry regr Kalibrace a verifikace OVERLAP over Verifikace 2 1760 - 1770 Teplotní indexy střední Evropy 1500–1854 Teploty střední Evropy 1760–2007 Rekonstruované teploty střední Evropy (1500–1854) LR model Kalibrace 1771 - 1816 Verifikace 1 1817 - 1854 ind lrm The Linear Regression Model (RLM) between temperature indices (seasonal, annual) as independent variable and air temperatures as dependent variable Linear Regression Model ceu_ann 11_st comlpet Řada teplotních indexů Měřené teplotní řady Spatial coherence of CEu temperatures Spatial correlations between the CEu instrumental seasonal temperatures and the HADCRU3 5x5 degree temperature data (Brohan et al., 2006) Fig_05 Obr12 Kolísání anomálií sezónních a ročních teplot vzduchu (referenční období 1961–1990) střední Evropy v letech 1500–2007. Shlazeno Gaussovým filtrem pro 10 let CEuT monthly reconstructions month • Monthly temperature reconstructions are provided for the entire period back to AD 1500. • Calibration and verification made directly against overlapping instrumental data. • Results are the best for winter (86% explained variance in January) and weaker for summer (58% in June) and autumn (56% in September). • For annual mean temperatures, 81% of the variance in instrumental data is explained. • Reliability of proxy data in the pre-instrumental period is quantified and used for the error bar estimation. (Dobrovolný et al. 2010) Czech precipitation reconstruction cz_prec_ann Reconstructed annual precipitation totals based on precipitation indices for the 1500–1854 period and combined with mean instrumental Czech series for the 1804–2010 period (smoothed by 20-year Gaussian filter). Error bars are defined as a two standard errors from calibration period. Horizontal bars indicate the driest (wettest) 20-year period (Dobrovolný et al., Internation Journal of Climatology, 2015) 1540 1842 prec_rek_sez Fluctuations of seasonal precipitation totals in the Czech Lands in the 1501–2010 period expressed as anomalies with respect to the reference 1961–1990 period. Smoothed by 20-year Gaussian filter. Reconstructed values are in blue, measured in red. Uncertainty limits for reconstructed precipitation are given as a 95% confidence interval (Dobrovolný et al., IJC, 2015) DJF JJA MAM SON Czech Lands Central Europe 31 year running correlations Czech summer (JJA) precipitation series in comparison with summer Central Europe (45-53ºN, 5-18ºE) precipitation calculated from Pauling et al. (2006) Figure_3_datum_zni_ver3 Fluctuations in winter wheat harvest days (WWHD) for the Czech Lands in the period 1501–2008. Smoothed by Gaussian filter for 30 years. Horizontal line – average harvest date for the reference 1961–1990 period (Možný et al., 2012) Series of winter wheat harvest days Figure_5_recon_scaled Reconstructed mean Czech March–June temperature anomalies (blue; reference period 1961–1990) based on WWHD in the period 1501–2008 completed with 95% confidence interval and derived from linear regression. Smoothed by Gaussian filter for 30 years (black curve). Reconstructed temperatures are compared with Czech March–June measured temperature anomalies smoothed by Gaussian filter for 30 years in the period 1848–2006 (red curve) (Možný et al., Climatic Change, 2012) March–June temperatures – Czech Lands a) Map of the Bohemian wine-growing region, b) the number of sites of grape harvest observations for the 1499–2012 period in individual years (Možný et al., 2016) Rekonstrukce teplot dubna-srpna podle data začátku vinobraní Measured (1) and reconstructed (2) mean Czech April–August temperatures in the 1499–2012 period using linear regression (a) and variance scaling (b); temperatures are anomalies with respect to the 1961–1990 period. Thick blue and black lines are measured and reconstructed temperatures smoothed by Gaussian filter for 30 years; gray area approximates 95% confidence interval (Možný et al., Clim. Past, 2016) Western Hungary May–July temperatures Compilation of data from Kőszeg (Western Hungary): grape ripening dates – (1618)1630–1873; beginning of vine harvest dates – (1630)1644–1944; collection dates of vine tithes – 1708–1847; collection dates of grain tithes – (1617)1650–1847; vine quality indices – 1740–recent times. (Kiss et al., 2010) kiss Leijonhufvud Figure 7 Stockholm January-April temperature series (Leijonhufvud et al., Climatic Change, 2010) • 1502–1892 – dates of the opening of the Stockholm harbour after winter freezing • 1893–2008 – homogenised temperature series of the Stockholm observatory Der schreibende Evangelist Johannes in einem Hildesheimer Evangeliar des 11 Pre-1500 (millennium) climate recon- structions in Europe based on documentary data Number of temperature indices (scale from –3 to +3) in Western and Central Europe based on documentary data before AD 1500 according to the EuroClimhist database (Pfister et al., in preparation) Temperature indices prior to AD 1500 in Europe T_indexy_od_1000_zima_leto Interpretation of winter and summer temperature indices derived from documentary evidence in Western and Central Europe in the scale from +3 to -3 (according to the EuroClimhist database) (Pfister et al., in preparation) Importance of proxies for winter (DJF) temperature reconstructions (Pauling et al. 2003) Documentary Tree rings Speleothem Ice cores Corals Importance of proxies for summer (JJA) temperature reconstructions (Pauling et al. 2003) Documentary Tree rings Speleothem Ice cores 5.4 Časové škály v historické klimatologii • •Short term: events with a duration of days to seasons •Medium term: variations with a duration of more than a year •Long term: variations with a duration of centuries - • Medieval Warm Period (MWP) – recently is used: Medieval Climate Anomaly (MCA) • Little Ice Age (LIA) • Recent Global Warming (RGW) § obr01 • Medieval Warm Epoch (AD 950-1200) (1150-1300) • Period of climate deterioration (AD 1200/1300-1550) • Little Ice Age (AD 1550-1850) • Recent global warming (after 1850) Hubert Lamb (1984): 5.5 Climatic paradigm of the past millennium Temperatures - England: a – annual, b – June–July, c) winter Fluctuation of the Great Aletsch Glacier (Swiss Alps) over the last 3200 years The fluctuations of the Grosser Aletschgletscher Holzhauser (1995) Little Ice Age Medieval Warm Period Three Peaks of the „Little Ice Age“ in the Alps The Three Peaks of the Little Ice Age in the Alps LIATE: Little Ice Age Type Events: Phases of far reaching glacier advances Holzhauser (1995) Little Ice Age Fig5 Fluctuations in the length of the Grosser Aletsch glacier (the Alps, Switzerland) in the past millennium (corrected according to Holzhauser and Zumbühl, 1999) Temperature reconstructions fig_2b fig_2e Moberg et al. (2005) - NH millennium_annual_farbe_en Annual temperatures in Germany (Central Europe) (Glaser and Riemann, J. Quaternary Sci., 2009) 11-year running averages of annual temperature anomalies derived from documentary (AD 1000-1750) and instrumental (1751-2007) data F-Anomalies-Annual Decadal numbers of monthly temperature anomalies in Switzerland (1501-2000) differentiated according to rates of precipitation (Pfister, 2003) 5.6 Studium anomálií a extrémů Frequency and intensity of droughts in the pre-instrumental period Fig_3 Dry months/droughts in the Czech Lands interpreted from documentary evidence for the 1501–1804 period, with expression of their intensity by precipitation indices: –1 dry month, –2 very dry month, –3 extremely dry month Fig_6 Decadal frequencies of droughts expressed by SPEI-1, Z-index and PDSI for April–September in order of their N-year re-ocurrence interval (N = 5, 10, 20, 50, 100) for the Czech Lands in the instrumental 1805–2012 period (Brázdil et al., Clim. Past, 2013) Sucho Fig_7 Dekádové četnosti výskytu sucha v českých zemích v období 1501–2012 kompilované z dokumentárních údajů (1501–1804) a z meteorologických měření (1805–2012) (Brázdil et al., Climate of the Past, 2013) Fluctuations (blue) of drought indices SPI, SPEI and Z-index of April–September in the Czech Lands, 1501–2015, calculated from CEu-T and CZ-P reconstructions. Smoothed by 20-year Gaussian filter (black), 95% confidence interval (grey) (Brázdil et al., Clim. Res., 2016) Recon-struction of drought indices from AD 1501 Fig_3 Fluctuations in reconstructed series of Czech annual drought indices (SPI-12, SPEI-12 and PDSI as indicators of long-term drought) in the 1501–2014 period, smoothed by 20-year Gaussian filter. For the pre-instrumental period, the 5th and 95th percentiles approximate to 90% confidence intervals (in grey) Brázdil et al., Clim. Res., 2016 - http://www.int-res.com/abstracts/cr/v70/n2-3/ SPEI reconstruction from grape-harvest dates Vinobraní a) Map of the Bohemian wine-growing region, b) the number of sites of grape harvest observations for the 1499–2012 period in individual years (Možný et al., Clim. Res., 2016) The symbols of vintage and pressing the grapes used in portraying the month of October by Johann Willenberg in the calendar of 1604 fig5_spei Reconstructed April–August SPEI (1) for the Bohemian wine-growing region calculated from grape harvest days for 1499–2012 and smoothed by a 30-year Gaussian filter (black). The grey area shows the approximate 95% confidence interval based on the standard error of the estimate. The reconstructed SPEI values are compared with the calculated SPEI values (2) that were smoothed by a 30-year Gaussian filter for 1841–2012 (Možný et al., Clim. Res., 2016) Frequency and types of floods uzemi-new Fig_6 Fig_12 SF WF unclear SF WF unclear River Morava – SE Moravia Synthesis – decadal frequency Documentary data Water stages Discharges Fig10 The synthesis series of flooding derived from documentary evidence and water-gauge measurements - the Vltava river in Prague during 1500-2002 hradcany1 rytina1 Povodně Levels of greatest floods on the Vltava in Prague with the projection to the position of Bradáč (missing watermarks for July 1432 and February 1862) bradac2 Obr_6 Floodmarks of the Elbe on Castle Rock at Děčín Fig_7 Dekádové četnosti výskytu povodní v českých zemích v období 1501–2010 se zřetelem na synoptický typ povodně (1 – zimní – listopad–duben, 2 – letní – květen–říjen, 3 – nejasný): Vltava (od Českých Budějovic po ústí do Labe u Mělníka), Ohře (od Kadaně po ústí do Labe v Litoměřicích), Labe (od Brandýsa nad Labem po Děčín), Morava (od Olomouce po Strážnici). Šipky značí začátek systematických hydrologických pozorování (Brázdil et al., IAHS 10, 2012) Chronologie povodní v českých zemích FEB1784 late February-early March 1784 (Brázdil et al., TAC, 2010) Disastrous floods in Europe Historická hydrologie jako vědní disciplína na rozhraní hydrologie a historie pracující s dokumentárními údaji a orientující se na: • rekonstrukci časových a prostorových poměrů říčního odtoku a extrémní jevy (např. povodně, ledové jevy, hydrologické sucho) před začátkem systematických hydrologických pozorování • studium citlivosti minulých společností a ekonomik na extrémní hydrologické jevy Historická hydrologie (Brázdil, R., Kundzewicz, Z. W., Benito, G., Hydrological Sciences Journal, 2006) img314 img884 (Brázdil, R., Kundzewicz, Z.W., Benito, G., Demarée, G., Macdonald, N., Roald, L.R. (2012): Chapter 7. Historical Floods in Europe in the Past Millennium, pp. 121-166.) Dekádové četnosti výskytu silných větrů odvozené z dokumentárních pramenů v českých zemích v letech 1500-1999 (T1 - húlava, T2 - tornádo, T22 – pravděpodobné tornádo, T3 – silný vítr, T4 - vichřice, T5 – orkán) Vichřice “Windstorm of the 18th century” - 20-21 December 1740 Type of damage: 1 – forests, 2 – forests and buildings, 3 – buildings, 4 – without detailed specification Fig_2 Fig_5_color Vichřice 19. století – 7. prosince 1868 Type of damage: 1 – forests, 2 – forests and buildings, 3 – buildings, 4 – other types of damage (doloženo 27 obětí a 38 těžce zraněných, škody v lesích - 8 mil. m3 dřeva) (Brázdil et al., IJC, 2017) Fig_2 Daily variations in (1) air pressure, (2) temperature, (3) wind pressure (decagrams per 100 square Paris inches) and wind direction (arrows) on 7 December 1868 at the Prague-Klementinum station (data after Hornstein and Murmann, 1869; wind directions are also given for hours with wind pressures of zero) Analyses of meteorological variables calculated from 20CR over the eastern Atlantic-European area on 7 December 1868: (a) and (c) MSLP (hPa, black contours), wind speed (m.s-1, shaded) and wind direction (vectors); (c) and (d) MSLP (hPa, black contours), equivalent potential temperature (theta-e; °C, shaded), air temperature (°C, blue contours), and 1000–500 hPa temperature difference (°C); (a) and (b) 06 h UTC (07 CET); (c) and (d) 12 h UTC (13 CET) Distribution of forest damage (m3 of wood) arising out of the 7 December 1868 windstorm over the territory of the Czech Lands, based on data recorded by individual forest districts. The windstorm damaged at least 8 million m3 of timber, which is arguably more than has been lost to any single similar event in the Czech Lands Tornadoes in the Czech Lands Fluctuations in the frequency of tornadoes (1 – proved, 2 – probable) and tornado days in the Czech Lands in AD 1801–2017: a) individual years, b) decadal values (Brázdil et al., Theor. Appl. Climatol., 2019) Fig_4 Fig 4 Tornáda v Českých zemích: (a) 16.–18. století; (b) 19. století; (c) 20. století; (d) 2001–2010 Krupobití Fig2 Fig4 Drawing of the hailstones in a Franciscan „book of memory“ from Olomouc, hailstorm on 5 June 1699 Hailstorm days – April-September, South Moravia, only documentary evidence 1 – exactly dated 2 – not exactly dated Fig5 Fig6 Number of hailstorm days Number of meteorological stations Number of hailstorm days for 90 meteorological stations Linear trend 1961-2015: –1.4 days/10 years Period of systematic meteorological observations Fig7 Fluctuations in the numbers of hailstorm days in the summer half-year compiled from documentary evidence and systematic meteorological observations in South Moravia during the 18th–21st centuries: 1 – documentary data, 2 – meteorological data, 3 – overlap of documentary and meteorological data. Smoothed by Gaussian filter for 10 items (Brázdil et al., Clim. Res., 2016) Linear trend 1925–2015: –0.05 days/10 years Fig8 Locations of places affected by outstandingly damaging hailstorms in South Moravia: a) 20 June 1848, b) 1 July 1902, c) 10 July 1902, d) 19 July 1903 tlak_pole Monthly SLP maps including the direction of advection (Wanner et al. 1994) 5.7 Rekonstrukce přízemního tlakového pole tlak_pole2 1998djf 1607 1834djf 1963djf 1595djf 1830djf 1963 -4.69 1830 -4.49 1595 -4.46 1573 -4.33 1695 -4.21 1989 3.06 2000 3.06 1990 3.31 1975 3.34 1998 3.46 Central European extreme winters, 1500–2000, T reconstructed from doc. evidence Luterbacher et al. Fig12_top Historical reconstruction of the winter temperature deviation during the Late Maunder Minimum 1675-1710 vs. 1550-1800 (Luterbacher et al., 2004). The hatching - proportion of described variance (> 40, 70 and 90 %) 5.8 Dokumentární data a modelování klimatu Fig12_bottom The climate model ECHO-G simulation of the winter temperature deviation during the Late Maunder Minimum 1675-1710 vs. 1550-1800 (von Storch et al., 2004). The hatching - the risk for rejection the null hypothesis of no change (10, 5 and 1 %) img166 img167 Normované dekádové teplotní anomálie v Českých zemích (zeleně) simulované klimatických modelem ECBILT-CLIO-VECODE: černě – průměr z 65 modelových simulací, šedě – průměr mínus dvojnásobek směrodatné odchylky (tj. krajní meze modelových výpočtů) Léto Zima (Zorita et al., 2010) - an unforced simulation does not produce a trend comparable to reconstructions: the trend is forced by external factors - forced simulations produce a trend comparable to the reconstructions - warm decades around 1730 are not reproduced by forced simulations, even taking uncertainties into account: large regional unforced variability Comparison of temperature reconstructions with model simulations Central European air temperature: reconstructions and simulations - simulations tend to display larger differences w.r.t. the 20th century mean - summer: there is a discernible similarity between reconstructions and both model simulations - winter: there is no such allurement, but both simulation also disagree, indicating that internal variations are more important (Zorita et al., 2010) Doporučená literatura: Jones, P. D., Ogilvie, A. E. J., Davies, T. D., Briffa, K. R., eds. (2001): History and Climate. Memories of the Future? Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow. Ogilvie, A. E. J., Jónsson, T., eds. (2001): The Iceberg in the Mist: Northern Research in Pursuit of a „Little Ice Age“. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, 263 s. Brázdil, R., Pfister, C., Wanner, H., von Storch, H., Luterbacher, J. (2005): Historical climatology in Europe – the state of the art. Climatic Change, 70, č. 3, s. 363-430 (k dispozici jako pdf). Brázdil, R., Kotyza, O. (2008): Historická klimatologie a historie. In: Dvořák, J., Knoz, T., eds.: Historie v kontextu ostatních vědních disciplín. Sborník z jednání sekce na IX. sjezdu historiků, konaném ve dnech 6.–8. září 2006 v Pardubicích. Brno – Praha – Pardubice – Ústí nad Labem, s. 263–339. Brázdil, R., Wheeler, D., Pfister, C., eds. (2010): European climate of the past 500 years based on documentary and instrumental data. Climatic Change (Special issue), 101, 1–2. http://geogr.muni.cz/klimatologie img665 img666