stringtranslate.com

Событие Дансгаарда–Эшгера

Температурные показатели, полученные по четырем ледяным кернам за последние 140 000 лет, ясно указывают на большую величину эффекта РК в северном полушарии.

События Дансгаарда–Эшгера (часто сокращенно события D–O ), названные в честь палеоклиматологов Вилли Дансгаарда и Ганса Эшгера , представляют собой быстрые климатические колебания, которые происходили 25 раз в течение последнего ледникового периода . Некоторые ученые говорят, что события происходят квазипериодически с периодом повторяемости, кратным 1470 годам, но это оспаривается. Сопоставимая цикличность климата во время голоцена называется событиями Бонда .

Доказательство

Лучшим доказательством событий Дансгаарда-Эшгера остаются гренландские ледяные керны , которые восходят только к концу последнего межледниковья, эмского межледниковья (около 115 000 лет назад). Доказательства ледяных кернов из антарктических кернов предполагают, что события Дансгаарда-Эшгера связаны с так называемыми антарктическими изотопными максимумами посредством связи климата двух полушарий, полярных качелей . [1] Если эта связь справедлива и для предыдущих ледниковых периодов, то данные об Антарктике предполагают, что события DO присутствовали и в предыдущие ледниковые периоды. К сожалению, текущие записи ледяных кернов из Гренландии охватывают только последний ледниковый период, поэтому прямые доказательства событий DO в более ранние ледниковые периоды из гренландского льда недоступны. Однако работа Стивена Баркера и коллег показала, что существующие записи Гренландии можно реконструировать, извлекая записи антарктических ледяных кернов. Это позволяет реконструировать более древние данные о Гренландии путем изучения данных кернов антарктического льда, которым почти миллион лет. [2]

Эффект

В Северном полушарии они принимают форму быстрых эпизодов потепления, обычно в течение десятилетий, за которыми следует постепенное похолодание в течение более длительного периода. Например, около 11 500 лет назад средние годовые температуры на ледяном щите Гренландии увеличились примерно на 8 °C за 40 лет, в три этапа по пять лет, [3] где изменение на 5 °C за 30–40 лет является более распространенным. [4] Потепление, вызванное событиями DO, распространилось дальше на юг в центральную часть Северной Америки, на что указывают экскурсы изотопов кислорода в спелеотемах, хронологически соответствующие событиям DO, зарегистрированным в ледяных кернах Гренландии. [5] Влияние событий DO в Европе также зафиксировано колебаниями в моделях сброса и седиментации в речных системах, таких как река Тиса . [6]

События Хайнриха происходят только в периоды похолодания, непосредственно предшествующие потеплению DO, что заставляет некоторых предполагать, что циклы DO могут быть причиной этих событий или, по крайней мере, ограничивать их сроки. [7]

В ходе события DO наблюдается быстрое потепление, за которым следует период похолодания, длящийся несколько сотен лет. [8] В этот холодный период происходит расширение полярного фронта , при этом лед перемещается дальше на юг через северную часть Атлантического океана. [8]

Также считается, что события DO вызывают незначительное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, порядка 5 ppm. [9] [10]

Во время событий DO положительные колебания δ 18 O наблюдаются в записях флорезийских спелеотем , что указывает на ослабление индонезийско-австралийского муссона во время таких событий. [11]

Причины

Процессы, лежащие в основе времени и амплитуды этих событий (зафиксированных в ледяных кернах ), до сих пор неясны. Картина в Южном полушарии иная, с медленным потеплением и гораздо меньшими колебаниями температуры. Действительно, ледяной керн Востока был пробурен до кернов Гренландии, и существование событий Дансгора-Эшгера не было широко признано, пока не были сделаны керны Гренландии ( GRIP / GISP 2); после чего было проведено повторное исследование керна Востока, чтобы выяснить, были ли эти события каким-то образом «пропущены». [ необходима цитата ]

Крупный план около 40 тыс. лет назад, демонстрирующий воспроизводимость между кернами

События, по-видимому, отражают изменения в циркуляции в северной части Атлантического океана, возможно, вызванные притоком пресной воды [8] или дождем. [12]

События могут быть вызваны усилением солнечного воздействия или внутренней причиной земной системы — либо циклом «буйного очищения» ледяных щитов, накапливающих такую ​​массу, что они становятся нестабильными, как постулируется для событий Хайнриха , либо колебанием в глубинных океанских течениях (Маслин и др . 2001, стр. 25).

Эти события были приписаны изменениям в размерах ледяных щитов [13] и атмосферного углекислого газа. [14] Первый определяет силу циркуляции Атлантического океана посредством изменения западных ветров северного полушария, Гольфстрима и систем морского льда. Последний модулирует атмосферный межбассейновый перенос пресной воды через Центральную Америку, что изменяет бюджет пресной воды в Северной Атлантике и, таким образом, циркуляцию. Эти исследования подтверждают ранее предложенное существование «окна DO» [15] бистабильности AMOC («сладкое пятно» для резких изменений климата ), связанного с объемом льда и атмосферным CO2 , что объясняет возникновение событий типа DO в промежуточных ледниковых условиях в позднем плейстоцене.

Сроки

Хотя эффекты событий Дансгаарда-Эшгера в значительной степени ограничены ледяными кернами, взятыми из Гренландии, [16] есть доказательства, позволяющие предположить, что события DO были глобально синхронными. [17] Спектральный анализ американской изотопной записи GISP2 [18] показал пик содержания [ 18 O: 16 O] около 1500 лет. Это было предложено Шульцем (2002) [19] как регулярная периодичность в 1470 лет. Это открытие было поддержано Рамсторфом (2003); [20] если рассматривать только самые последние 50 000 лет от керна GISP2, вариация триггера составляет ±12% (±2% в 5 самых последних событиях, даты которых, вероятно, наиболее точны).

Однако более старые части ядра GISP2 не показывают этой регулярности, как и те же события в ядре GRIP. Это может быть связано с тем, что первые 50 тысяч лет ядра GISP2 датированы наиболее точно, путем подсчета слоев. Реакция климатической системы на триггер варьируется в пределах 8% периода. Можно ожидать, что колебания в системе Земли будут гораздо более нерегулярными по периоду. Рамсторф предполагает, что высокорегулярная картина будет больше указывать на орбитальный цикл. Такой источник не был идентифицирован. Ближайший орбитальный цикл, лунный цикл в 1800 лет, не может быть согласован с этой картиной. [20] Датировка между европейским ледяным керном GRIP и американским ледяным керном GISP2 отличается примерно на 5000 лет при 50 000 лет до н.э. Это было отмечено Дитлевсеном и др. (2005) [21] что спектральный пик, обнаруженный в ледяном керне GISP2, отсутствовал в керне GRIP, и, таким образом, критически зависел от точности датировки. Проблема датировки была в значительной степени решена точной датировкой керна NGRIP. [22] При использовании этой датировки повторяемость событий Дансгаарда-Эшгера является случайной и согласуется с вызванным шумом процессом Пуассона . [23]

Циклы DO могут устанавливать свои собственные временные рамки. Маслин и др . (2001) предположили, что каждый ледяной щит имеет свои собственные условия стабильности, но что при таянии приток пресной воды был достаточным для переконфигурации океанических течений, вызывая таяние в других местах. Более конкретно, холодные события DO и связанный с ними приток талой воды уменьшают силу Североатлантического глубоководного течения (NADW), ослабляя циркуляцию северного полушария и, следовательно, приводя к увеличению передачи тепла к полюсам в южном полушарии. Эта более теплая вода приводит к таянию антарктического льда, тем самым уменьшая стратификацию плотности и силу Антарктического донного течения (AABW). Это позволяет NADW вернуться к своей прежней силе, вызывая таяние в северном полушарии и еще одно холодное событие DO.

Теория также может объяснить очевидную связь событий Хайнриха с циклом DO: когда накопление талой воды в океанах достигает порогового значения, это может привести к повышению уровня моря в достаточной степени, чтобы подорвать ледяной щит Лаврентиды, что вызовет событие Хайнриха и перезапустит цикл.

Малый ледниковый период, длившийся около 400–200 лет назад, некоторые интерпретируют как холодную часть цикла DO. [8]

История

Сигналы ледяного керна, которые теперь распознаются как события Дансгаарда-Эшгера, в ретроспективе видны в исходном керне GISP , а также в керне Camp Century Greenland. [24] Но в то время, когда были сделаны ледяные керны, их значение было отмечено, но не получило широкого признания. Дансгаард и др . (геофизическая монография AGU 33, 1985) отмечают их существование в керне GRIP как «сильных колебаний» в сигнале δ 18 O, и что они, по-видимому, коррелируют с событиями в предыдущем керне Camp Century на расстоянии 1400 км, тем самым предоставляя доказательства их соответствия широко распространенным климатическим аномалиям (только с керном Camp Century они могли быть локальными колебаниями). Дансгаард и др . предполагают, что они могут быть связаны с квазистационарными режимами системы атмосфера-океан. События DO, как правило, являются тем, что приводит в действие « сахарский насос », который оказал влияние на эволюцию и расселение человека.

Цикличность также наблюдается в голоцене, где события называются событиями Бонда . [25] [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Стокер, TF; SJ Johnsen (2003). "Минимальная термодинамическая модель для биполярных качелей". Палеокеанография и палеоклиматология . 18 (4): 1087. Bibcode : 2003PalOc..18.1087S. CiteSeerX  10.1.1.594.4066 . doi : 10.1029/2003PA000920. S2CID  129219187. Архивировано из оригинала 2012-03-30 . Получено 2008-10-16 .
  2. ^ Баркер, С.; Кнорр, Г.; Эдвардс, Р.Л.; Парренин, Ф.; Патнэм, А.Е.; Скиннер, Л.К.; Вольф, Э.; Циглер, М. (8 сентября 2011 г.). «800 000 лет резкой изменчивости климата». Science . 334 (6054): 347–351. Bibcode :2011Sci...334..347B. doi : 10.1126/science.1203580 . PMID  21903776. S2CID  12898719.
  3. ^ Alley, RB (15 февраля 2000 г.). «Свидетельство ледяных кернов резких изменений климата». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (4): 1331–1334. Bibcode : 2000PNAS ...97.1331A. doi : 10.1073/pnas.97.4.1331 . PMC 34297. PMID  10677460. 
  4. ^ Стюарт, Роберт Х. (2008). "Глава 13 Глубокая циркуляция в океане". Введение в физическую океанографию. Роберт Х. Стюарт. стр. 216. hdl :1969.1/160216 . Получено 21 октября 2022 г. .
  5. ^ Batchelor, CJ; Marcott, SA; Orland, IJ; He, F.; Edwards, RL (2 марта 2023 г.). «Десятилетние потепления распространились на центральную часть Северной Америки во время последнего ледникового периода». Nature Geoscience . 16 (1): 257–261. doi :10.1038/s41561-023-01132-3. S2CID  257318957 . Получено 19 апреля 2023 г. .
  6. ^ Черкеш-Надь, Агнес; Штано, Орсоля (1 декабря 2016 г.). «Тысячелетние климатические колебания речных летописей во время MIS3: сейсмические изображения очень высокого разрешения из северо-восточной Венгрии». Геоморфология . 274 : 116–128. дои :10.1016/j.geomorph.2016.09.016 . Проверено 22 апреля 2023 г.
  7. ^ Бонд, GC; Лотти, Р. (17 февраля 1995 г.). «Сбросы айсбергов в Северную Атлантику в тысячелетних масштабах во время последнего оледенения». Science . 267 (5200): 1005–1010. Bibcode :1995Sci...267.1005B. doi :10.1126/science.267.5200.1005. PMID  17811441. S2CID  36261528.
  8. ^ abcd Бонд, Джерард К.; Шоуэрс, Уильям; Эллиот, Мэри; Эванс, Майкл; Лотти, Расти; Хайдас, Ирка; Бонани, Жорж; Джонсон, Сигфус (1999). "Климатический ритм Северной Атлантики в 1–2 тыс. лет: связь с событиями Хайнриха, циклами Дансгаарда/Эшгера и малым ледниковым периодом". Механизмы глобального изменения климата в масштабах тысячелетий . Серия геофизических монографий. Том 112. С. 35–58. doi :10.1029/GM112p0035. ISBN 0-87590-095-X.
  9. ^ Bauska, Thomas K.; Marcott, Shaun; Brook, Edward J. (4 февраля 2021 г.). «Резкие изменения в глобальном цикле углерода во время последнего ледникового периода». Nature Geoscience . 14 (2): 91–96. doi :10.1038/s41561-020-00680-2. S2CID  231811566 . Получено 20 января 2023 г. .
  10. ^ Менкин, Джеймс А.; Шеклтон, Сара А.; Бауска, Томас К.; Баффен, Арон М.; Брук, Эдвард Дж.; Баркер, Стивен; Северингхаус, Джеффри П.; Дионисиус, Майкл Н.; Петренко, Василий В. (16 сентября 2022 г.). «Множественные механизмы углеродного цикла, связанные с оледенением морской изотопной стадии 4». Nature Communications . 13 (1): 5443. doi :10.1038/s41467-022-33166-3. PMC 9481522 . PMID  36114188. 
  11. ^ Скрокстон, Ник; Гаган, Майкл К.; Эйлифф, Линда К.; Ханторо, Уэйхоу С.; Хеллстром, Джон К.; Ченг, Хай; Эдвардс, Р. Джонатан; Чжао, Цзянь-синь; Суваргади, Бамбанг В.; Рифаи, Хамди (23 ноября 2022 г.). «Противофазный ответ индонезийско-австралийского муссона на события тысячелетнего масштаба последнего ледникового периода». Scientific Reports . 12 (1): 20214. doi : 10.1038/s41598-022-21843-8 . PMC 9691635 . PMID  36424387. 
  12. ^ Эйзенман, Ян; Битц, Сесилия М.; Циперман, Эли (2009). «Дождь, вызванный отступающими ледяными щитами, как причина изменения климата в прошлом» (PDF) . Палеокеанография и палеоклиматология . 24 (4): PA4209. Bibcode : 2009PalOc..24.4209E. doi : 10.1029/2009PA001778 . Получено 22 июня 2023 г.
  13. ^ Чжан, Сюй; Ломанн, Геррит; Кнорр, Грегор; Перселл, Конор (13 августа 2014 г.). «Резкие изменения ледникового климата, контролируемые изменениями ледникового покрова». Nature . 512 (7514): 290–294. Bibcode :2014Natur.512..290Z. doi :10.1038/nature13592. PMID  25119027. S2CID  4457660.
  14. ^ Чжан, Сюй; Кнорр, Грегор; Ломанн, Геррит; Баркер, Стивен (19 июня 2017 г.). «Резкие изменения циркуляции в Северной Атлантике в ответ на постепенное воздействие CO2 в ледниковом климатическом состоянии» (PDF) . Nature Geoscience . 10 (7): 518–523. Bibcode :2017NatGe..10..518Z. doi :10.1038/ngeo2974.
  15. ^ Сима, А.; Пол, А.; Шульц, М. (2004). «Поздний дриас — внутренняя черта изменения климата позднего плейстоцена в тысячелетних масштабах времени». Earth and Planetary Science Letters . 222 (3–4): 741–750. Bibcode : 2004E&PSL.222..741S. doi : 10.1016/j.epsl.2004.03.026.
  16. ^ Дансгаард, В.; Джонсен, С.Дж.; Клаузен, Х.Б.; Даль-Йенсен, Д.; Гундеструп, Н.С.; Хаммер, CU; Хвидберг, CS; Стеффенсен, JP; Свейнбьорнсдоттир, А.Е.; Жузель, Дж.; Бонд, Г. (июль 1993 г.). «Доказательства общей нестабильности климата прошлого по данным ледяных кернов возрастом 250 тысяч лет» (PDF) . Природа . 364 (6434): 218–220. Бибкод : 1993Natur.364..218D. дои : 10.1038/364218a0. S2CID  4304321.
  17. ^ Voelker, Antje HL (2002). «Глобальное распределение записей столетнего масштаба для морской изотопной стадии (MIS) 3: база данных». Quaternary Science Reviews . 21 (10): 1185–1212. Bibcode : 2002QSRv...21.1185V. doi : 10.1016/S0277-3791(01)00139-1.
  18. ^ Гроотс, П. М.; Стуивер, М. (1997). «Изменчивость кислорода 18/16 в снеге и льду Гренландии с временным разрешением от 10^-3 до 10^5 лет». Журнал геофизических исследований . 102 (C12): 26 455–26 470. Bibcode : 1997JGR...10226455G. doi : 10.1029/97JC00880 .
  19. ^ Шульц, М. (2002). «О 1470-летнем темпе теплых событий Дансгаарда–Эшгера». Палеокеанография и палеоклиматология . 17 (2): 4–1–4–9. Bibcode : 2002PalOc..17.1014S. doi : 10.1029/2000pa000571 .
  20. ^ ab Стефан Рамсторф (2003). "Время резкого изменения климата: точные часы" (PDF) . Geophysical Research Letters . 30 (10): 1510. Bibcode : 2003GeoRL..30.1510R. doi : 10.1029/2003GL017115. S2CID  15218839.
  21. ^ Дитлевсен, ПД; Кристенсен, М.С. и Андерсен, К.К. (2005). «Время повторения событий Дансгаарда–Эшгера и пределы возможной периодической составляющей». J. Climate . 18 (14): 2594–2603. arXiv : nlin/0505031 . Bibcode : 2005JCli...18.2594D. doi : 10.1175/jcli3437.1. S2CID  18998316.
  22. ^ Свенссон, Андерс; Андерсен, Катрин К.; Биглер, Матиас; Клаузен, Хенрик Б.; Даль-Йенсен, Дорте; Дэвис, Сиван М.; Джонсен, Сигфус Дж.; Мюшелер, Раймунд; Расмуссен, Суне О.; Рётлисбергер, Регина (декабрь 2006 г.). «Хронология ледяного керна Гренландии, 2005 г., 15–42 тыс. Часть 2: сравнение с другими записями». Четвертичные научные обзоры . 25 (23–24): 3258–3267. Бибкод : 2006QSRv...25.3258S. doi :10.1016/j.quascirev.2006.08.003.
  23. ^ Дитлевсен, ПД; Андерсен, КК; Свенссон, А. (28 февраля 2007 г.). «События DO-климата, вероятно, вызваны шумом: статистическое исследование заявленного 1470-летнего цикла». Climate of the Past . 3 (1): 129–134. Bibcode : 2007CliPa...3..129D. doi : 10.5194/cp-3-129-2007 .
  24. ^ "Ice Core". Национальные центры экологической информации (NCEI) . Октябрь 2020 г.
  25. ↑ Бонд, Г. (14 ноября 1997 г.). «Проникающий цикл тысячелетнего масштаба в североатлантический голоцен и ледниковые климаты». Science . 278 (5341): 1257–1266. Bibcode :1997Sci...278.1257B. doi :10.1126/science.278.5341.1257. S2CID  28963043.
  26. ^ Бонд, Г.; Кромер, Б.; Бир, Дж.; Мушелер, Р.; Эванс, М. Н.; Шоуэрс, В.; Хоффманн, С.; Лотти-Бонд, Р.; Хайдас, И.; Бонани, Г. (15 ноября 2001 г.). «Постоянное влияние Солнца на климат Северной Атлантики в голоцене». Science . 294 (5549): 2130–2136. Bibcode :2001Sci...294.2130B. doi : 10.1126/science.1065680 . PMID  11739949. S2CID  38179371.

Внешние ссылки