Быстрые климатические колебания последнего ледникового периода.
Dansgaard–Oeschger event
Быстрые колебания климата в ледниковый период: события Дансгора-Эшгера (D–O). Исследования ледяных кернов Гренландии и Антарктиды, цикличность климата.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Быстрые колебания климата в последний ледниковый период
Rapid climate fluctuation in the last glacial period
События Денсгаарда–Оешегера (часто сокращаются до D–O событий), названные в честь палеоклиматологов Вилли Денсгаарда и Ханса Оешегера, — это резкие колебания климата, которые произошли 25 раз в течение последнего ледникового периода. Некоторые ученые полагают, что эти события происходят квазипериодически с периодом повторения, кратным 1470 годам, однако это остается предметом дискуссий. Сравнимые циклы климата в голоцене известны как события Бонда.
Dansgaard–Oeschger events (often abbreviated D–O events), named after palaeoclimatologists Willi Dansgaard and Hans Oeschger, are rapid climate fluctuations that occurred 25 times during the last glacial period. Some scientists say that the events occur quasi periodically with a recurrence time being a multiple of 1,470 years, but this is debated. The comparable climate cyclicity during the Holocene is referred to as Bond events.
Доказательства
Лучшие свидетельства событий Дансгора-Эшгера содержатся в ледяных кернах Гренландии, которые охватывают период лишь до конца последнего межледникового периода, Эемского межледникового периода (около 115 000 лет назад). Данные ледяных кернов из Антарктиды указывают на связь событий Дансгора-Эшгера с так называемыми Антарктическими изотопными максимумами посредством взаимосвязи климата двух полушарий, известной как "полярные качели". Если эта связь сохраняется и для более ранних ледниковых периодов, антарктические данные позволяют предположить, что события DO происходили и в предыдущие ледниковые периоды. К сожалению, современные записи ледяных кернов Гренландии охватывают только последний ледниковый период, поэтому прямых доказательств событий DO в более ранних ледниковых периодах, полученных из гренландского льда, нет. Однако работы Стивена Баркера и его коллег показали, что существующие гренландские данные можно реконструировать, используя данные антарктических ледяных кернов. Это позволяет восстановить более древнюю историю Гренландии, опираясь на почти миллионолетние записи антарктического льда.
The best evidence for Dansgaard–Oeschger events remains in the Greenland ice cores, which only go back to the end of the last interglacial, the Eemian interglacial (about 115,000 years ago). Ice core evidence from Antarctic cores suggests that the Dansgaard–Oeschger events are related to the so called Antarctic Isotope Maxima by means of a coupling of the climate of the two hemispheres, the Polar see saw. If this relationship holds also for the previous glacials, Antarctic data suggest that D O events were present in previous glacial periods as well. Unfortunately, current ice core records from Greenland extend only through the last most recent glacial period so direct evidence of D O events in earlier glacial periods from Greenland ice is unavailable. However, work by Stephen Barker and colleagues has shown that the existing Greenland record can be reconstructed by deriving the Antarctic ice core record. This allows for the reconstruction of an older Greenland record through the derivation of the nearly million year long Antarctic ice core record.
Влияние
В Северном полушарии они проявляются в виде быстрых эпизодов потепления, обычно в течение нескольких десятилетий, за каждым из которых следует постепенное охлаждение в течение более длительного периода. Например, около 11 500 лет назад среднегодовая температура на ледяном щите Гренландии увеличилась примерно на 8 °C за 40 лет, в три этапа по пять лет, хотя более типичным является изменение на 5 °C за 30–40 лет. Потепление, вызванное событиями DО, распространялось и южнее, в центральную часть Северной Америки, что подтверждается отклонениями изотопов кислорода в спелеотемах, хронологически соответствующими событиям DО, зафиксированным в кернах льда Гренландии. Влияние событий DО в Европе также регистрируется колебаниями режимов стока и осадконакопления в речных системах, таких как река Тиса. События Генриха происходят только в холодные периоды, непосредственно предшествующие потеплениям DО, что заставляет некоторых предполагать, что циклы DО могут вызывать эти события или, по крайней мере, определять их временные рамки. Ход события DО характеризуется быстрым потеплением, за которым следует период похолодания, продолжающийся несколько сотен лет. В этот холодный период происходит расширение полярного фронта, и лёд распространяется дальше на юг по Северной Атлантике. Во время событий DО в записях флоресских спелеотем наблюдаются положительные отклонения δ18O, указывающие на ослабление Индонезийско-Австралийского муссона в период этих событий.
In the Northern Hemisphere, they take the form of rapid warming episodes, typically in a matter of decades, each followed by gradual cooling over a longer period. For example, about 11,500 years ago, averaged annual temperatures on the Greenland ice sheet increased by around 8 °C over 40 years, in three steps of five years, where a 5 °C change over 30–40 years is more common. Warming resulting from D O events extended farther south into central North America as well, as indicated by speleothem oxygen isotope excursions chronologically corresponding to D O events recorded in Greenland ice cores. The impact of D O events in Europe is also recorded by fluctuations in discharge and sedimentation patterns in fluvial systems like the Tisza River. Heinrich events only occur in the cold spells immediately preceding D O warmings, leading some to suggest that D O cycles may cause the events, or at least constrain their timing. The course of a D O event sees a rapid warming, followed by a cool period lasting a few hundred years. This cold period sees an expansion of the polar front, with ice floating further south across the North Atlantic Ocean. During D O events, positive δ18O excursions occur in Floresian speleothem records, indicating a weakening of the Indonesian Australian Monsoon during such events.
Время
Хотя эффекты событий Dansgaard–Oeschger в значительной степени ограничены ледяными кернами, полученными из Гренландии, имеются свидетельства, указывающие на глобальную синхронность событий DO. Спектральный анализ изотопной записи GISP2 из США показал пик обилия [18O:16O] около 1500 лет. Шульц (2002) предположил, что это является регулярной периодичностью в 1470 лет. Это заключение было поддержано Rahmstorf (2003); если рассматривать только последние 50 000 лет керна GISP2, то изменение триггера составляет ±12% (±2% для 5 последних событий, даты которых, вероятно, наиболее точны). Однако более старые части керна GISP2 не демонстрируют этой регулярности, равно как и те же события в керне GRIP. Это может быть связано с тем, что первые 50 тыс. лет керна GISP2 датированы наиболее точно, методом 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. Rahmstorf предполагает, что такая высокая регулярность скорее указывает на орбитальный цикл. Такой источник не был идентифицирован. Ближайший орбитальный цикл – лунный цикл в 1800 лет – не согласуется с этой закономерностью. Тот факт, что спектральный пик, обнаруженный в керне GISP2, отсутствовал в керне GRIP, указывает на критическую зависимость от точности датировки. Проблема датировки была в значительной степени решена точной датировкой керна NGRIP. Используя эту датировку, повторение событий Dansgaard–Oeschger является случайным, что соответствует процессу Пуассона, индуцированному шумом. Циклы DO могут задавать собственную временную шкалу. Maslin et al (2001) предположили, что каждый ледниковый щит имеет свои собственные условия стабильности, но при таянии приток пресной воды достаточен для переконфигурации океанических течений, вызывая таяние в других местах. В частности, холодные события DO и связанный с ними приток талой воды уменьшают силу Североатлантического глубинного 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 плотностную стратификацию и силу Антарктического придонного течения (AABW). Это позволяет NADW вернуться к своей прежней силе, вызывая таяние в Северном полушарии – и новое холодное событие DO. Теория также может объяснить кажущуюся связь событий Хенриха с циклом DO; когда накопление талой воды в океанах достигает порогового значения, это может поднять уровень моря настолько, чтобы подорвать Лаврентидский ледниковый щит, вызывая событие Хенриха и перезапуск цикла. Малый ледниковый период, около 400–200 лет назад, некоторыми был интерпретирован как холодная фаза цикла DO. Однако в то время, когда были получены ледяные керны, их значимость была отмечена, но не получила широкого признания. Dansgaard et al. (AGU geophysical monograph 33, 1985) отмечают их существование в керне GRIP как "резкие колебания" в сигнале δ18O и указывают на их корреляцию с событиями в предыдущем керне Camp Century, расположенном на расстоянии 1400 км, что свидетельствует об их соответствии широко распространенным климатическим аномалиям (без керна Camp Century они могли быть локальными флуктуациями). Dansgaard et al. предполагают, что они могут быть связаны с квазистационарными модами системы атмосфера-океан. События DO, как правило, являются движущей силой "сахарского насоса", который оказал влияние на эволюцию и расселение человека. Цикличность также наблюдается в голоцене, где эти события называют событиями Бонда.
Although the effects of the Dansgaard–Oeschger events are largely constrained to ice cores taken from Greenland, there is evidence to suggest that D O events have been globally synchronous. A spectral analysis of the American GISP2 isotope record showed a peak of [18O:16O] abundance around 1500 years. This was proposed by Schulz (2002) to be a regular periodicity of 1470 years. This finding was supported by Rahmstorf (2003); if only the most recent 50,000 years from the GISP2 core are examined, the variation of the trigger is ±12% (±2% in the 5 most recent events, whose dates are probably most precise). However, the older parts of the GISP2 core do not show this regularity, nor do the same events in the GRIP core. This may be because the first 50 kyr of the GISP2 core are most accurately dated, by layer counting. The climate system response to the trigger is varying within 8% of the period. Oscillations within the Earth system can be expected to be far more irregular in period. Rahmstorf suggests that the highly regular pattern would point more to an orbital cycle. Such a source has not been identified. The closest orbital cycle, a Lunar cycle of 1,800 years, cannot be reconciled with this pattern. that the spectral peak found in the GISP2 ice core was not present in the GRIP core, and thus depended critically on the accuracy of the dating. The dating issue was largely solved by the accurate dating of the NGRIP core. Using this dating the recurrence of Dansgaard–Oeschger events is random consistent with a noise induced Poisson process. D O cycles may set their own timescale. Maslin et al (2001) suggested that each ice sheet had its own conditions of stability, but that on melting, the influx of freshwater was enough to reconfigure ocean currents, causing melting elsewhere. More specifically, D O cold events, and their associated influx of meltwater, reduce the strength of the North Atlantic Deep Water current (NADW), weakening the northern hemisphere circulation and therefore resulting in an increased transfer of heat polewards in the southern hemisphere. This warmer water results in melting of Antarctic ice, thereby reducing density stratification and the strength of the Antarctic Bottom Water current (AABW). This allows the NADW to return to its previous strength, driving Northern Hemisphere melting – and another D O cold event. The theory may also explain Heinrich events' apparent connection to the D O cycle; when the accumulation of meltwater in the oceans reaches a threshold, it may have raised sea level enough to undercut the Laurentide ice sheet – causing a Heinrich event and resetting the cycle. The little ice age around 400 to 200 years ago has been interpreted by some as the cold part of a D O cycle. But at the time the ice cores were made, their significance was noted but not widely appreciated. Dansgaard et al. (AGU geophysical monograph 33, 1985) note their existence in the GRIP core as "violent oscillations" in the δ18O signal, and that they appear to correlate to events in the previous Camp Century core 1,400 km away, thus providing evidence for their corresponding to widespread climatic anomalies (with only the Camp Century core, they could have been local fluctuations). Dansgaard et al. speculate that these may be related to quasi stationary modes of the atmosphere ocean system. D O events tend to be what drives the "Sahara pump" which has had an effect upon human evolution and dispersal. The cyclicity is also found during the Holocene, where the events are referred to as Bond events.