stringtranslate.com

событие Генриха

Реконструкция того, как, вероятно, развивались события Хайнриха, когда Лаврентийский ледяной щит сначала рос до неустойчивого состояния, когда основание его периферии становилось слишком теплым, а затем быстро терял лед, пока не уменьшался до устойчивых размеров [1]

Событие Хайнриха — это природное явление, при котором большие группы айсбергов откалываются от ледникового покрова Лаврентиды и пересекают Гудзонов пролив в Северную Атлантику. [2] Впервые описанные морским геологом Хартмутом Хайнрихом , [3] они происходили в течение пяти из последних семи ледниковых периодов за последние 640 000 лет. [4] События Хайнриха особенно хорошо задокументированы для последнего ледникового периода, но заметно отсутствуют в предпоследнем оледенении . [5] Айсберги содержали скальную массу, которая была размыта ледниками, и по мере их таяния этот материал падал на морское дно в виде разнесенных льдом обломков (сокращенно «IRD»), образуя отложения, называемые слоями Хайнриха .

Таяние айсбергов привело к притоку огромного количества пресной воды в Северную Атлантику. Такой приток холодной и пресной воды вполне мог изменить термохалинные модели циркуляции океана, обусловленные плотностью, и часто совпадает с признаками глобальных климатических колебаний.

Для объяснения причин событий Хайнриха были предложены различные механизмы, большинство из которых подразумевают нестабильность массивного Лаврентийского ледяного щита, континентального ледяного щита, покрывавшего большую часть северо-востока Северной Америки во время последнего ледникового периода. Другие ледяные щиты северного полушария также потенциально были вовлечены, такие как ( Фенноскандинавский и Исландско-Гренландский ). Однако первоначальная причина этой нестабильности все еще обсуждается.

Описание

Событие H1 Heinrich произошло в плейстоцене , около 16 000 лет назад. Эволюция температуры в постледниковый период с последнего ледникового периода , согласно ледяным кернам Гренландии . [6]
Хронология климатических событий, имеющих значение для последнего ледникового периода (~последние 120 000 лет), зафиксированная в полярных ледяных кернах, и приблизительное относительное положение событий Хайнриха, первоначально зафиксированное в морских осадочных кернах из северной части Атлантического океана. Светло-фиолетовая линия: δ 18 O из ледяного керна NGRIP (Гренландия), промилле (члены NGRIP, 2004). Оранжевые точки: реконструкция температуры для места бурения NGRIP (Kindler et al ., 2014). Темно-фиолетовая линия: δ 18 O из ледяного керна EDML (Антарктида), промилле (члены сообщества EPICA, 2006). Серые области: основные события Хайнриха, в основном, лаврентийского происхождения (H1, H2, H4, H5). Серая штриховка: основные события Хайнриха, в основном, европейского происхождения (H3, H6). Светло-серая штриховка и номера C-14 - C-25: второстепенные слои IRD, зарегистрированные в кернах морских отложений Северной Атлантики (Chapman et al ., 1999). HS-1 - HS-10: стадиал Генриха (HS, Heinrich, 1988; Rasmussen et al ., 2003; Rashid et al ., 2003). GS-2 - GS-24: стадиал Гренландии (GS, Rasmussen et al ., 2014). AIM-1 - AIM-24: изотопный максимум Антарктиды (AIM, члены сообщества EPICA, 2006). Записи ледяных кернов Антарктиды и Гренландии показаны на их общей временной шкале AICC2012 (Bazin et al ., 2013; Veres et al ., 2013).

Строгое определение событий Хайнриха — это климатическое событие, вызывающее слой IRD, наблюдаемый в морских осадочных кернах из Северной Атлантики: массивное разрушение шельфовых ледников северного полушария и последующее высвобождение огромного объема айсбергов. В более широком смысле, название «событие Хайнриха» может также относиться к связанным с ним климатическим аномалиям, зарегистрированным в других местах по всему миру, примерно в те же периоды времени. События происходят быстро: они длятся, вероятно, менее тысячелетия, продолжительность варьируется от одного события к другому, и их внезапное начало может произойти всего за несколько лет. [7] События Хайнриха четко наблюдаются во многих североатлантических морских осадочных кернах, охватывающих последний ледниковый период; более низкое разрешение осадочной летописи до этой точки затрудняет вывод о том, произошли ли они во время других ледниковых периодов в истории Земли. Некоторые исследователи идентифицируют событие позднего дриаса как событие Хайнриха, что делает его событием H0 ( таблица справа ). [8] [9]

События Хайнриха, по-видимому, связаны с некоторыми, но не со всеми, холодными периодами, предшествующими быстрым потеплениям, известным как события Дансгаарда-Эшгера (DO) , которые лучше всего зафиксированы в ледяном керне Гренландии NGRIP . Однако трудности синхронизации морских осадочных кернов и ледяных кернов Гренландии в одной и той же временной шкале вызвали вопросы относительно точности этого утверждения.

Возможный климатический след событий Хайнриха

Первоначальные наблюдения Хайнриха были шести слоев в кернах океанических осадков с чрезвычайно высокой долей пород континентального происхождения, « литических фрагментов », в диапазоне размеров от 180 мкм до 3 мм ( 1 ⁄ 8  дюйма). [3] Фракции большего размера не могут быть перенесены океанскими течениями, и, таким образом, интерпретируются как переносимые айсбергами или морским льдом, которые откалывались от ледников или шельфовых ледников и сбрасывали обломки на морское дно по мере таяния айсбергов. Геохимический анализ IRD может предоставить информацию о происхождении этих обломков: в основном большой Лаврентийский ледяной щит, покрывавший тогда Северную Америку для событий Хайнриха 1, 2, 4 и 5, и, наоборот, европейские ледяные щиты для небольших событий 3 и 6. Сигнатура событий в кернах осадочных осадков значительно меняется с расстоянием от региона источника. Для событий Лорентидского происхождения существует пояс IRD около 50° с.ш., известный как пояс Раддимана, простирающийся примерно на 3000 км (1900 миль) от своего североамериканского источника в сторону Европы и утончающийся на порядок от Лабрадорского моря до европейского конца нынешнего пути айсбергов (Grousset et al ., 1993). Во время событий Хайнриха огромные объемы пресной воды попадают в океан. Для события Хайнриха 4 на основе модельного исследования, воспроизводящего изотопную аномалию океанического кислорода 18, поток пресной воды оценивается в 0,29 ± 0,05  Свердрупа с продолжительностью 250 ± 150 лет [10] , что эквивалентно объему пресной воды около 2,3 миллиона кубических километров (0,55 миллиона кубических миль) или повышению уровня моря на 2 ± 1 м (6 футов 7 дюймов ± 3 фута 3 дюйма).

Несколько геологических индикаторов приблизительно синхронизированы с этими событиями Хайнриха, но трудности в точном датировании и корреляции затрудняют определение того, предшествуют ли индикаторы событиям Хайнриха или отстают от них, а в некоторых случаях и связаны ли они вообще. События Хайнриха часто отмечены следующими изменениями:

Помимо указания на продуктивность океана, тесты на фораминиферы также предоставляют ценные изотопные данные.

Глобальный масштаб этих записей иллюстрирует драматическое влияние событий Генриха.

Необычные события Генриха

Доля литических отложений, отложенных во время H3 и H6, существенно ниже, чем во время других событий Хайнриха.

H3 и H6 не разделяют столь убедительный набор симптомов событий Хайнриха, как события H1, H2, H4 и H5, что привело некоторых исследователей к предположению, что они не являются истинными событиями Хайнриха. Это сделало бы предположение Джерарда К. Бонда о том, что события Хайнриха вписываются в 7000-летний цикл (« события Бонда »), сомнительным.

Несколько линий доказательств указывают на то, что H3 и H6 каким-то образом отличались от других событий.

Причины

Соотношение кальция и стронция в керне североатлантического бурения (синий; Hodell et al., 2008) по сравнению с петрологическими подсчетами «детритного карбоната» (Bond et al., 1999; Obrochta et al., 2012; Obrochta et al., 2014), минералогически отличительного компонента IRD, полученного из Гудзонова пролива. Затенение указывает на оледенения («ледниковые периоды»).

Как и в случае со многими проблемами, связанными с климатом, система слишком сложна, чтобы ее можно было с уверенностью отнести к одной-единственной причине. [ мнение ] Существует несколько возможных движущих сил, которые делятся на две категории.

Внутренние воздействия — модель «переедание-прочищение»

Эта модель предполагает, что внутренние факторы ледяного покрова вызывают периодический распад крупных объемов льда, что приводит к явлениям Хайнриха.

Постепенное накопление льда на ледниковом щите Лаврентида привело к постепенному увеличению его массы, как «фаза разгула». Как только щит достиг критической массы, мягкий, неконсолидированный подледниковый осадок образовал «скользкую смазку», по которой скользил ледяной щит, в «фазе очистки», длившейся около 750 лет. Первоначальная модель предполагала, что геотермальное тепло вызвало таяние подледникового осадка, как только объем льда стал достаточно большим, чтобы предотвратить утечку тепла в атмосферу. [20]

Математика системы согласуется с 7000-летней периодичностью, подобной той, которая наблюдается, если H3 и H6 действительно являются событиями Хайнриха. [21] Однако, если H3 и H6 не являются событиями Хайнриха, модель Binge-Purge теряет достоверность, поскольку предсказанная периодичность является ключом к ее предположениям. Она также может показаться подозрительной, поскольку подобные события не наблюдаются в другие ледниковые периоды, [19] хотя это может быть связано с отсутствием осадков с высоким разрешением. Кроме того, модель предсказывает, что уменьшение размера ледяных щитов во время плейстоцена должно уменьшить размер, воздействие и частоту событий Хайнриха, что не отражено в доказательствах.

Внешние воздействия

Несколько факторов, внешних по отношению к ледяным щитам, могут вызывать события Хайнриха, но такие факторы должны быть значительными, чтобы преодолеть затухание, вызванное огромными объемами вовлеченного льда. [20]

Джерард Бонд предполагает, что изменения в потоке солнечной энергии в масштабе 1500 лет могут быть связаны с циклами Дансгора-Эшгера и, в свою очередь, с событиями Хайнриха; однако небольшая величина изменения энергии делает маловероятным, что такой внеземной фактор будет иметь требуемые большие эффекты, по крайней мере, без огромных процессов положительной обратной связи, действующих в системе Земли. Однако, вместо того, чтобы потепление само по себе растопило лед, возможно, что изменение уровня моря, связанное с потеплением, дестабилизировало шельфовые ледники. Повышение уровня моря может начать разъедать дно ледяного щита, подрезая его; когда один ледяной щит рухнул и поднялся, высвободившийся лед еще больше поднял бы уровень моря и еще больше дестабилизировал другие ледяные щиты. В пользу этой теории говорит неодновременность распада ледяного щита в H1, H2, H4 и H5, где европейский распад предшествовал европейскому таянию на 1500 лет. [7]

Современная циркуляция океана . Гольфстрим , крайний слева, может быть перенаправлен во время событий Хайнриха.

Модель Атлантического теплового пиратства предполагает, что изменения в океанической циркуляции приводят к тому, что океаны одного полушария становятся теплее за счет другого. [22] В настоящее время Гольфстрим перенаправляет теплые экваториальные воды в северные моря. Добавление пресной воды в северные океаны может уменьшить силу Гольфстрима и позволить вместо этого развиться южному течению. Это приведет к охлаждению северного полушария и потеплению южного, вызывая изменения в накоплении и таянии льда и, возможно, вызывая разрушение шельфа и события Хайнриха. [23]

Биполярная модель Рохлинга 2004 года предполагает, что повышение уровня моря подняло плавучие шельфовые ледники, вызвав их дестабилизацию и разрушение. Без плавающего шельфового ледника, который бы их поддерживал, континентальные ледяные щиты вытекли бы в сторону океанов и распались на айсберги и морской лед.

Добавление пресной воды было выявлено с помощью сопряженного моделирования климата океана и атмосферы [24], показывающего, что как события Хайнриха, так и события Дансгаарда-Эшгера могут демонстрировать гистерезисное поведение. Это означает, что относительно небольших изменений в загрузке пресной воды в северные моря, таких как увеличение на 0,15 Св или уменьшение на 0,03 Св, будет достаточно, чтобы вызвать глубокие сдвиги в глобальной циркуляции. [25] Результаты показывают, что событие Хайнриха не вызывает похолодание вокруг Гренландии , но дальше на юг, в основном в субтропической Атлантике, что подтверждается большинством доступных палеоклиматических данных. Эта идея была связана с событиями DO Маслином и др . (2001). [7] Они предположили, что каждый ледяной щит имел свои собственные условия стабильности, но что при таянии приток пресной воды был достаточным, чтобы перенастроить океанические течения и вызвать таяние в других местах. В частности, холодные явления DO и связанный с ними приток талой воды снижают силу Североатлантического глубоководного течения (NADW), ослабляя циркуляцию в северном полушарии и, следовательно, приводя к увеличению переноса 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 явление DO. В конце концов, накопление таяния достигает порога, в результате чего уровень моря достаточно повышается, чтобы подорвать Лаврентийский ледяной щит, тем самым вызывая событие Хайнриха и перезапуская цикл.

Хант и Малин (1998) предположили, что события Хайнриха вызваны землетрясениями, вызванными вблизи границы льда быстрым таянием ледников. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Шаннуэлл, Клеменс; Миколаевич, Уве; Капш, Мари-Луиза; Цимен, Флориан (5 апреля 2024 г.). «Механизм согласования синхронизации событий Хайнриха и циклов Дансгора-Эшгера». Nature Communications . 15 (1): 2961. doi :10.1038/s41467-024-47141-7. PMC  10997585 . PMID  38580634.
  2. ^ ab Родригес-Товар, Франциско Х.; Дорадор, Хавьер; Ходелл, Дэвид АВ (март 2019 г.). «Следы ископаемых свидетельствуют о сложной истории доступности питательных веществ и кислородных условий во время события Хайнриха 1». Глобальные и планетарные изменения . 174 : 26–34. Bibcode : 2019GPC...174...26R. doi : 10.1016/j.gloplacha.2019.01.003. S2CID  134422517. Получено 22 января 2023 г.
  3. ^ abc Heinrich, H. (1988). «Происхождение и последствия циклического ледового рафтинга в северо-восточной части Атлантического океана в течение последних 130 000 лет». Quaternary Research . 29 (2): 142–152. Bibcode : 1988QuRes..29..142H. doi : 10.1016/0033-5894(88)90057-9. S2CID  129842509.
  4. ^ Hodell, David A.; Channell, James ET; Curtis, Jason H.; Romero, Oscar E.; Röhl, Ursula (2008-12-01). "Начало событий "Гудзонова пролива" Хайнриха в восточной части Северной Атлантики в конце перехода в среднем плейстоцене (~640 тыс. лет назад)?". Палеокеанография и палеоклиматология . 23 (4): PA4218. Bibcode : 2008PalOc..23.4218H. CiteSeerX 10.1.1.475.7471 . doi : 10.1029/2008PA001591. ISSN  1944-9186. 
  5. ^ Оброхта, С. П.; Кроули, Т. Дж.; Ченнел, ДЖ. Э. Т.; Ходелл, Д. А.; Бейкер, П. А.; Секи, А.; Ёкояма, И. (2014). «Изменчивость климата и динамика ледникового покрова во время последних трёх оледенений». Earth and Planetary Science Letters . 406 : 198–212. Bibcode : 2014E&PSL.406..198O. doi : 10.1016/j.epsl.2014.09.004 .
  6. ^ Заллуа, Пьер А.; Матисоо-Смит, Элизабет (6 января 2017 г.). «Картографирование постледниковых экспансий: заселение Юго-Западной Азии». Scientific Reports . 7 : 40338. Bibcode :2017NatSR...740338P. doi :10.1038/srep40338. ISSN  2045-2322. PMC 5216412 . PMID  28059138. 
  7. ^ abc Маслин, М.; Сейдов, Д.; Лоу, Дж. (2001). Синтез природы и причин быстрых климатических переходов в четвертичный период (PDF) . Серия геофизических монографий. Т. 126. С. 9–52. Bibcode : 2001GMS...126....9M. doi : 10.1029/GM126p0009. ISBN 978-0-87590-985-1. Архивировано из оригинала (PDF) 29-10-2008 . Получено 06-03-2008 . {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  8. ^ Брокер, WS (1 декабря 1994 г.). «Огромные выбросы айсбергов как триггеры глобального изменения климата». Nature . 372 (6505): 421–424. Bibcode :1994Natur.372..421B. doi :10.1038/372421a0. S2CID  4303031.
  9. ^ Бонд, GC; Лотти, Р. (1995-02-17). «Сбросы айсбергов в Северную Атлантику в тысячелетних масштабах времени во время последнего оледенения». Science . 267 (5200): 1005–10. Bibcode :1995Sci...267.1005B. doi :10.1126/science.267.5200.1005. PMID  17811441. S2CID  36261528.
  10. ^ Roche, D.; Paillard, D.; Cortijo, E. (2004). «Длительность и объем айсберга события Хайнриха 4 по данным исследования изотопного моделирования». Nature . 432 (7015): 379–382. Bibcode :2004Natur.432..379R. doi :10.1038/nature03059. PMID  15549102. S2CID  4399132.
  11. ^ Bar-Matthews, M.; Ayalon, A.; Kaufman, A. (1997). "Позднечетвертичный палеоклимат в регионе восточного Средиземноморья по анализу стабильных изотопов в образованиях пещеры Сорек, Израиль" (PDF) . Quaternary Research . 47 (2): 155–168. Bibcode :1997QuRes..47..155B. doi :10.1006/qres.1997.1883. S2CID  128577967. Архивировано из оригинала (PDF) 29 ноября 2007 г. . Получено 29 мая 2007 г. .
  12. ^ Maier, E.; Zhang, X.; Abelmann, A.; Gersonde, R.; Mulitza, S.; Werner, M.; Méheust, M.; Ren, J.; Chapligin, B.; Meyer, H.; Stein, R.; Tiedemann, R.; Lohmann, G. (11 июля 2018 г.). «События в пресной воде в северной части Тихого океана, связанные с изменениями в циркуляции ледникового океана». Nature . 559 (7713): 241–245. doi :10.1038/s41586-018-0276-y. ISSN  1476-4687 . Получено 25 декабря 2023 г. .
  13. ^ Макс, Ларс; Нюрнберг, Дирк; Кьесси, Кристиано М.; Ленц, Марлен М.; Мулитца, Стефан (21 июля 2022 г.). «Потепление подповерхностного океана предшествовало событиям Генриха». Nature Communications . 13 (1): 4217. Bibcode :2022NatCo..13.4217M. doi :10.1038/s41467-022-31754-x. PMC 9304376 . PMID  35864111. 
  14. ^ ab Grousset, FE; Pujol, C.; Labeyrie, L.; Auffret, G.; Boelaert, A. (2000-02-01). "Были ли события Хайнриха в Северной Атлантике вызваны поведением европейских ледяных щитов?" (аннотация) . Geology . 28 (2): 123–126. Bibcode :2000Geo....28..123G. doi :10.1130/0091-7613(2000)28<123:WTNAHE>2.0.CO;2. ISSN  0091-7613.
  15. ^ Бонд, Джерард К.; Хайнрих, Хартмут; Брокер, В.; Лабейри, Л.; Макманус, Дж.; Эндрюс, Дж.; Хьюон, С.; Янчик, Р.; Класен, С.; Симет, К. (1992). «Доказательства массовых сбросов айсбергов в северную часть Атлантического океана во время последнего ледникового периода». Nature . 360 (6401): 245–249. Bibcode :1992Natur.360..245B. doi :10.1038/360245a0. S2CID  4339371.
  16. ^ Портер, SC; Чжишэн, A. (1995). «Корреляция между климатическими событиями в Северной Атлантике и Китае во время последнего оледенения». Nature . 375 (6529): 305–308. Bibcode :1995Natur.375..305P. doi :10.1038/375305a0. S2CID  4319027.
  17. ^ Harrison, SP; Sanchez Goñi, MF (2010-10-01). "Глобальные закономерности реакции растительности на изменчивость тысячелетнего масштаба и быстрое изменение климата во время последнего ледникового периода". Quaternary Science Reviews . Реакция растительности на изменчивость тысячелетнего масштаба во время последнего ледникового периода. 29 (21–22): 2957–2980. Bibcode :2010QSRv...29.2957H. doi :10.1016/j.quascirev.2010.07.016.
  18. ^ Кирби, ME; Эндрюс, JT (1999). "Рост и распад ледникового покрова Mid-Wisconsin Laurentide: Последствия событий Хайнриха 3 и 4". Палеокеанография и палеоклиматология . 14 (2): 211–223. Bibcode : 1999PalOc..14..211K. doi : 10.1029/1998PA900019 . Архивировано из оригинала (аннотация) 24 февраля 2005 г. Получено 2007-05-07 .
  19. ^ ab Hemming, Sidney R. (2004). "События Хайнриха: Массивные слои позднего плейстоцена детрита Северной Атлантики и их глобальный климатический отпечаток". Reviews of Geophysics . 42 (1): RG1005. Bibcode : 2004RvGeo..42.1005H. doi : 10.1029/2003RG000128 .
  20. ^ ab MacAyeal, DR (1993). «Колебания застоя/продувки ледникового покрова Лаврентиды как причина событий Хайнриха в Северной Атлантике». Палеокеанография и палеоклиматология . 8 (6): 775–784. Bibcode : 1993PalOc...8..775M. doi : 10.1029/93PA02200.
  21. ^ Sarnthein, M.; Karl Stattegger, DD; Erlenkeuser, H.; Schulz, M.; Seidov, D.; Simstich, J.; Van Kreveld, S. (2001). "Fundamental Modes and Abrupt Changes in North Atlantic Circulation and Climate over the last 60 ky — Concepts, Reconstruction and Numerical Modeling". Северная часть Северной Атлантики . С. 365–410. doi :10.1007/978-3-642-56876-3_21. ISBN 978-3-540-67231-9. Получено 2008-03-06 . {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  22. ^ Seidov, D.; Maslin, M. (2001). «Пиратство в тепловом океане в Атлантическом океане и биполярный климатический скачок во время событий Хайнриха и Дансгаарда-Эшгера». Journal of Quaternary Science . 16 (4): 321–328. Bibcode : 2001JQS....16..321S. doi : 10.1002/jqs.595. S2CID  128574766.
  23. ^ Стокер, ТФ (1998). «Эффект качелей». Science . 282 (5386): 61–62. doi :10.1126/science.282.5386.61. S2CID  128806483. Архивировано из оригинала 2008-05-06 . Получено 2007-05-26 .
  24. ^ Ganopolski, A.; Rahmstorf, Stefan (2001). «Быстрые изменения ледникового климата, смоделированные в связанной климатической модели» (аннотация) . Nature . 409 (6817): 153–158. Bibcode : 2001Natur.409..153G. doi : 10.1038/35051500. PMID  11196631. S2CID  4304701.
  25. ^ Рамсторф, С.; Круцификс, М.; Ганопольский, А.; Гуссе, Х.; Каменкович, И.; Кнутти, Р.; Ломанн, Г.; Марш, Р.; Мысак, Л.А.; Ванг, З.З.; и др. (2005). "Гистерезис термохалинной циркуляции: сравнение моделей". Geophysical Research Letters . 32 (23): L23605. Bibcode :2005GeoRL..3223605R. doi : 10.1029/2005GL023655 .
  26. ^ Хант, АГ и П.Е. Малин. 1998. Возможное возникновение событий Хайнриха землетрясениями, вызванными ледовой нагрузкой. Nature 393: 155–158

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки