stringtranslate.com

Событие Дансгаарда – Эшгера

Зависимость температуры от четырех ледяных кернов за последние 140 000 лет, что ясно указывает на большую величину эффекта DO в северном полушарии.

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

Доказательство

Лучшим свидетельством событий Дансгаарда-Эшгера остаются ледяные керны Гренландии , которые относятся только к концу последнего межледниковья, эмийского межледниковья (около 115 000 лет назад). Данные ледяных кернов Антарктики позволяют предположить, что события Дансгаарда-Эшгера связаны с так называемыми антарктическими изотопными максимумами посредством сочетания климата двух полушарий, полярных качелей . [1] Если эта взаимосвязь справедлива и для предыдущих ледниковых периодов, антарктические данные предполагают, что события DO присутствовали и в предыдущие ледниковые периоды. К сожалению, текущие записи ледяных кернов Гренландии охватывают только последний ледниковый период, поэтому прямые доказательства событий DO в более ранние ледниковые периоды во льду Гренландии недоступны. Однако работа Стивена Баркера и его коллег показала, что существующие данные Гренландии могут быть реконструированы путем получения данных по кернам антарктического льда. Это позволяет реконструировать более старые записи Гренландии путем получения данных о ледяных кернах Антарктики продолжительностью почти миллион лет. [2]

Эффект

В Северном полушарии они принимают форму эпизодов быстрого потепления, обычно продолжающихся несколько десятилетий, за каждым из которых следует постепенное похолодание в течение более длительного периода. Например, около 11 500 лет назад среднегодовая температура на ледниковом щите Гренландии увеличилась примерно на 8 °C за 40 лет, в три этапа по пять лет [3] , где более обычным является изменение на 5 °C за 30–40 лет. . [4] Потепление, вызванное событиями DO, распространилось и дальше на юг, в центральную часть Северной Америки, о чем свидетельствуют отклонения изотопов кислорода в спелеотемах, хронологически соответствующие событиям DO, зарегистрированным в ледяных кернах Гренландии. [5] Воздействие событий DO в Европе также фиксируется по колебаниям режима стока и осадконакопления в речных системах, таких как река Тиса . [6]

События Генриха происходят только в периоды похолодания, непосредственно предшествующие потеплению DO, что заставляет некоторых предполагать, что циклы DO могут вызывать эти события или, по крайней мере, ограничивать их время. [7]

В ходе события DO наблюдается быстрое потепление, за которым следует период прохлады, продолжающийся несколько сотен лет. [8] В этот холодный период наблюдается расширение полярного фронта , при этом лед плывет дальше на юг через Северную часть Атлантического океана. [8]

Считается также, что явления DO вызывают незначительное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, примерно на 5 частей на миллион. [9] [10]

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

Причины

Процессы, лежащие в основе времени и амплитуды этих событий (как зафиксировано в ледяных кернах ), до сих пор неясны. В Южном полушарии картина иная: здесь происходит медленное потепление и гораздо меньшие колебания температуры. Действительно, ледяной керн Восток был пробурен раньше, чем керны из Гренландии, и существование событий Дансгаарда-Эшгера не получило широкого признания до тех пор, пока не были получены керны из Гренландии ( GRIP / GISP 2); после чего было проведено повторное исследование ядра Востока, чтобы выяснить, не были ли эти события каким-то образом «пропущены». [ нужна цитата ]

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

Эти события, по-видимому, отражают изменения в циркуляции Северного Атлантического океана, возможно, вызванные притоком пресной воды [8] или дождями. [12]

События могут быть вызваны усилением солнечных воздействий или причиной, внутренней по отношению к земной системе - либо циклом «запоя-очистки» ледяных щитов, накапливающих такую ​​большую массу, что они становятся нестабильными, как постулируется для событий Генриха , либо колебанием. в глубоководных океанских течениях (Маслин и др. , 2001, стр. 25).

Эти события связывают с изменениями размеров ледниковых щитов [13] и содержания углекислого газа в атмосфере. [14] Первое определяет силу циркуляции Атлантического океана через изменение западных ветров северного полушария, Гольфстрима и систем морского льда. Последний модулирует атмосферный межбассейновый перенос пресной воды через Центральную Америку, что изменяет баланс пресной воды в Северной Атлантике и, следовательно, циркуляцию. Эти исследования подтверждают ранее предложенное существование «окна DO» [15] бистабильности AMOC («золотого пятна» для резких изменений климата ), связанного с объемом льда и атмосферным CO 2 , что объясняет возникновение событий типа DO в промежуточных ледниковых условиях. в позднем плейстоцене.

Тайминг

Хотя последствия событий Дансгаарда-Эшгера в значительной степени ограничиваются ледяными кернами, взятыми из Гренландии, [16] есть свидетельства того, что события DO были глобально синхронными. [17] Спектральный анализ американской записи изотопов GISP2 [18] показал пик содержания [ 18 O: 16 O] около 1500 лет. Шульц (2002) [19] предположил , что это регулярная периодичность в 1470 лет. Этот вывод был поддержан Рамсторфом (2003); [20] если рассматривать только самые последние 50 000 лет из ядра GISP2, изменение триггера составляет ± 12% (± 2% в 5 самых последних событиях, даты которых, вероятно, наиболее точны).

Однако более старые части ядра GISP2 не демонстрируют этой закономерности, как и те же события в ядре GRIP. Это может быть связано с тем, что первые 50 тыс. лет ядра GISP2 датированы наиболее точно путем подсчета слоев. Реакция климатической системы на триггер варьируется в пределах 8% от периода. Можно ожидать, что колебания внутри земной системы будут гораздо более нерегулярными по периоду. Рамсторф предполагает, что весьма регулярная картина больше указывает на орбитальный цикл. Такой источник не установлен. Ближайший орбитальный цикл, лунный цикл продолжительностью 1800 лет, не может быть согласован с этой закономерностью. [20] Датировка европейского ледяного керна GRIP и американского ледяного керна GISP2 различается примерно на 5000 лет при 50 000 лет назад. Это было отмечено Дитлевсеном и др. (2005) [21] что спектральный пик, обнаруженный в керне льда GISP2, не присутствовал в керне GRIP и, таким образом, критически зависел от точности датировки. Проблема датировки была во многом решена благодаря точной датировке ядра NGRIP. [22] Используя эту датировку, повторение событий Дансгора-Эшгера является случайным и согласуется с индуцированным шумом пуассоновским процессом . [23]

Циклы DO могут устанавливать свои собственные временные рамки. Маслин и др. . (2001) предположили, что каждый ледниковый покров имеет свои собственные условия стабильности, но при таянии притока пресной воды оказывается достаточно, чтобы изменить конфигурацию океанских течений, вызывая таяние в других местах. В частности, холодные явления DO и связанный с ними приток талой воды уменьшают 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 придонного течения (AABW). Это позволяет NADW вернуться к своей прежней силе, вызывая таяние Северного полушария – и еще одно похолодание DO.

Теория также может объяснить очевидную связь событий Генриха с циклом DO; Когда накопление талой воды в океанах достигает порога, уровень моря может подняться настолько, что подорвать ледниковый покров Лаврентиды, что вызовет событие Генриха и сбросит цикл.

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

История

Сигналы ледяного ядра, которые теперь признаны событиями Дансгаарда-Эшгера, в ретроспективе можно увидеть в исходном ядре GISP , а также в ядре 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 ядре GRIP как «сильные колебания» сигнала δ 18 O и что они, по-видимому, коррелируют с событиями в предыдущем ядре Camp Century на расстоянии 1400 км, тем самым предоставляя доказательства их существования. соответствующие широко распространенным климатическим аномалиям (только в ядре Кэмп Сенчури 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 движущей силой « насоса Сахары », который оказал влияние на эволюцию и расселение человека.

Цикличность также наблюдается во время голоцена, когда события называются событиями Бонда . [25] [26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Стокер, ТФ; С. Дж. Джонсен (2003). «Минимальная термодинамическая модель биполярных качелей». Палеоокеанография и палеоклиматология . 18 (4): 1087. Бибкод : 2003PalOc..18.1087S. CiteSeerX  10.1.1.594.4066 . дои : 10.1029/2003PA000920. S2CID  129219187. Архивировано из оригинала 30 марта 2012 г. Проверено 16 октября 2008 г.
  2. ^ Баркер, С.; Норр, Г.; Эдвардс, РЛ; Парренин Ф.; Патнэм, AE; Скиннер, LC; Вольф, Э.; Зиглер, М. (8 сентября 2011 г.). «800 000 лет резкой изменчивости климата». Наука . 334 (6054): 347–351. Бибкод : 2011Sci...334..347B. дои : 10.1126/science.1203580 . PMID  21903776. S2CID  12898719.
  3. Элли, РБ (15 февраля 2000 г.). «Ледяные керны свидетельствуют о резких изменениях климата». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (4): 1331–1334. Бибкод : 2000PNAS...97.1331A. дои : 10.1073/pnas.97.4.1331 . ПМК 34297 . ПМИД  10677460. 
  4. ^ Стюарт, Роберт Х. (2008). «Глава 13 Глубокая циркуляция в океане». Введение в физическую океанографию. Роберт Х. Стюарт. п. 216. hdl :1969.1/160216 . Проверено 21 октября 2022 г.
  5. ^ Бэтчелор, CJ; Маркотт, ЮАР; Орланд, Ай-Джей; Он, Ф.; Эдвардс, РЛ (2 марта 2023 г.). «Десятилетние потепления распространились на центральную часть Северной Америки во время последнего ледникового периода». Природа Геонауки . 16 (1): 257–261. дои : 10.1038/s41561-023-01132-3. S2CID  257318957 . Проверено 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.). «Выбросы айсбергов в Северную Атлантику в тысячелетних масштабах времени во время последнего оледенения». Наука . 267 (5200): 1005–1010. Бибкод : 1995Sci...267.1005B. дои : 10.1126/science.267.5200.1005. PMID  17811441. S2CID  36261528.
  8. ^ abcd Бонд, Джерард К.; Душ, Уильям; Эллиот, Мэри; Эванс, Майкл; Лотти, Расти; Хайдас, Ирка; Бонани, Жорж; Джонсон, Сигфус (1999). «Климатический ритм Северной Атлантики на 1–2 тысячи лет: связь с событиями Генриха, циклами Дансгаарда / Эшгера и Малым ледниковым периодом». Механизмы глобального изменения климата в тысячелетних временных масштабах . Серия геофизических монографий. Том. 112. С. 35–58. дои : 10.1029/GM112p0035. ISBN 0-87590-095-Х.
  9. ^ Бауска, Томас К.; Маркотт, Шон; Брук, Эдвард Дж. (4 февраля 2021 г.). «Резкие изменения в глобальном углеродном цикле во время последнего ледникового периода». Природа Геонауки . 14 (2): 91–96. дои : 10.1038/s41561-020-00680-2. S2CID  231811566 . Проверено 20 января 2023 г.
  10. ^ Менкин, Джеймс А.; Шеклтон, Сара А.; Бауска, Томас К.; Буффен, 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 4-й стадии морских изотопов». Природные коммуникации . 13 (1): 5443. doi : 10.1038/s41467-022-33166-3. ПМЦ 9481522 . ПМИД  36114188. 
  11. ^ Скрокстон, Ник; Гаган, Майкл К.; Эйлифф, Линда К.; Ханторо, Уэйхо 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». Научные отчеты . 12 (1): 1–12. дои : 10.1038/s41598-022-21843-8 . Проверено 22 июня 2023 г.
  12. ^ Эйзенман, Ян; Битц, Сесилия М .; Циперман, Эли (2009). «Дождь, вызванный отступающими ледниковыми покровами, как причина прошлого изменения климата» (PDF) . Палеоокеанография и палеоклиматология . 24 (4): PA4209. Бибкод : 2009PalOc..24.4209E. дои : 10.1029/2009PA001778 . Проверено 22 июня 2023 г.
  13. ^ Чжан, Сюй; Ломанн, Геррит; Норр, Грегор; Перселл, Конор (13 августа 2014 г.). «Резкие изменения ледникового климата, контролируемые изменениями ледникового покрова». Природа . 512 (7514): 290–294. Бибкод : 2014Natur.512..290Z. дои : 10.1038/nature13592. PMID  25119027. S2CID  4457660.
  14. ^ Чжан, Сюй; Норр, Грегор; Ломанн, Геррит; Баркер, Стивен (19 июня 2017 г.). «Резкие изменения циркуляции в Северной Атлантике в ответ на постепенное воздействие CO2 в состоянии ледникового климата» (PDF) . Природа Геонауки . 10 (7): 518–523. Бибкод : 2017NatGe..10..518Z. дои : 10.1038/ngeo2974.
  15. ^ Сима, А.; Пол, А.; Шульц, М. (2004). «Младший дриас - неотъемлемая черта изменения климата в позднем плейстоцене в тысячелетних масштабах». Письма о Земле и планетологии . 222 (3–4): 741–750. Бибкод : 2004E&PSL.222..741S. дои : 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.). «Свидетельства 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. ^ Фёлкер, Антье HL (2002). «Глобальное распространение записей столетнего масштаба для стадии морских изотопов (MIS) 3: база данных». Четвертичные научные обзоры . 21 (10): 1185–1212. Бибкод : 2002QSRv...21.1185V. дои : 10.1016/S0277-3791(01)00139-1.
  18. ^ Гротес, премьер-министр; 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. Бибкод : 1997JGR...10226455G. дои : 10.1029/97JC00880 .
  19. ^ Шульц, М. (2002). «О темпах теплых событий Дансгаарда – Эшгера за 1470 лет». Палеоокеанография и палеоклиматология . 17 (2): 4–1–4–9. Бибкод : 2002PalOc..17.1014S. дои : 10.1029/2000pa000571 .
  20. ^ аб Стефан Рамсторф (2003). «Время резкого изменения климата: точные часы» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 30 (10): 1510. Бибкод : 2003GeoRL..30.1510R. дои : 10.1029/2003GL017115. S2CID  15218839.
  21. ^ Дитлевсен, PD; Кристенсен, М.С. и Андерсен, К.К. (2005). «Время повторяемости событий Дансгора – Эшгера и ограничения на возможную периодическую составляющую». Дж. Климат . 18 (14): 2594–2603. arXiv : nlin/0505031 . Бибкод : 2005JCli...18.2594D. дои : 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.; Ретлисбергер, 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, PD; Андерсен, К.К.; Свенссон, А. (28 февраля 2007 г.). «Климатические события DO, вероятно, вызваны шумом: статистическое исследование заявленного 1470-летнего цикла». Климат прошлого . 3 (1): 129–134. Бибкод : 2007CliPa...3..129D. дои : 10.5194/cp-3-129-2007 .
  24. ^ "Ледяное ядро". Национальные центры экологической информации (NCEI) . Октябрь 2020.
  25. Бонд, Г. (14 ноября 1997 г.). «Повсеместный тысячелетний цикл в голоцене и ледниковом климате Северной Атлантики». Наука . 278 (5341): 1257–1266. Бибкод : 1997Sci...278.1257B. дои : 10.1126/science.278.5341.1257. S2CID  28963043.
  26. ^ Бонд, Г.; Кромер, Б; Бир, Дж; Мюшелер, Р; Эванс, Миннесота; Ливни, Вт; Хоффманн, С; Лотти-Бонд, Р.; Хайдас, я; Бонани, Дж. (15 ноября 2001 г.). «Постоянное солнечное влияние на климат Северной Атлантики в голоцене». Наука . 294 (5549): 2130–2136. Бибкод : 2001Sci...294.2130B. дои : 10.1126/science.1065680 . PMID  11739949. S2CID  38179371.

Внешние ссылки