Климатический оптимум голоцена: период потепления 9–5 тысяч лет назад

Введение

Глобальный теплый период около 9000–5000 лет назад

Голоценский климатический оптимум (HCO) — теплый период в первой половине эпохи голоцена, происходивший приблизительно в интервале от 9500 до 5500 лет назад, с максимальным потеплением около 8000 лет назад. Он также известен под многими другими названиями, такими как Альттермальный, Климатический оптимум, Голоценовый мегатермальный, Голоценовый оптимум, Голоценовый тепловой максимум, Гипситермальный и Среднеголоценовый теплый период. За этим периодом последовало постепенное снижение температуры примерно на 0,1–0,3 °C за тысячелетие до двух столетий назад. Однако в масштабе, меньшем тысячелетия, на этот спад накладывались региональные периоды потепления. Подробности о других колебаниях температуры см. в статье «Рекорд температур». Подробности о других прошлых колебаниях климата см. в статье «Палеоклиматология». Информацию о пыльцевых зонах и периоде Блитта-Сернандера, связанных с климатическим оптимумом, см. в статье «Атлантический (период)».

Глобальные последствия

HCO был примерно на 4,9 °C теплее, чем в последний ледниковый максимум. Исследование 2020 года показало, что средняя глобальная температура в течение самого теплого 200-летнего периода HCO, около 6500 лет назад, была примерно на 0,7 °C теплее, чем в среднем в девятнадцатом веке нашей эры, непосредственно перед промышленной революцией, и на 0,3 °C ниже, чем в среднем за 2011–2019 годы. В докладе МГЭИК за 2021 год выражена умеренная уверенность в том, что температуры в последнее десятилетие выше, чем в Среднем голоцене. Температуры в Северном полушарии в летнее время были выше, чем в настоящее время, но в тропиках и некоторых частях Южного полушария было холоднее, чем в среднем. Изменение средней температуры, по-видимому, быстро уменьшалось с увеличением широты, и поэтому в основном не сообщается об изменении средней температуры на низких и средних широтах. Тропические рифы, как правило, демонстрируют повышение температуры менее чем на 1 °C. Тропическая поверхность океана у Большого Барьерного рифа около 5350 лет назад была на 1 °C теплее и обогащена 18O на 0,5 промилле по сравнению с современной морской водой. Температуры во время HCO были выше, чем в настоящее время, примерно на 6 °C в Шпицбергене, недалеко от Северного полюса. Из 140 участков в западной Арктике есть явные свидетельства того, что в 120 местах было теплее, чем сейчас. На 16 участках, для которых получены количественные оценки, местные температуры в среднем были на 1,6 ± 0,8 °C выше в течение оптимального периода, чем сейчас. Северо-запад Северной Америки достиг пика тепла первым, от 11 000 до 9 000 лет назад, но Лаврентийский ледниковый щит все еще охлаждал восточную Канаду. Северо-восточная часть Северной Америки пережила пик потепления 4000 лет спустя. Вдоль арктической прибрежной равнины в Аляске есть признаки летних температур на 2–3 °C теплее, чем сейчас. Исследования показывают, что в Арктике было меньше морского льда, чем сейчас. Гренландский ледяной щит истончался, особенно на его краях. Северо-западная Европа потеплела, а в Южной Европе стало холоднее. На юго-западе Пиренейского полуострова лесной покров достиг своего пика между 9760 и 7360 годами до нашей эры в результате высокой влажности и высоких температур во время HCO. В Центральной Европе HCO был периодом, когда воздействие человека на окружающую среду впервые стало четко обнаруживаться в осадочных записях: период с 9000 до 7500 лет назад был связан с минимальным воздействием человека и стабильностью окружающей среды, период с 7500 до 6300 лет назад – с воздействием человека, наблюдаемым только в записях о пыльце, а период после 6300 лет назад – с существенным влиянием человека на окружающую среду. На Ближнем Востоке HCO ассоциировался с зимой без заморозков и обильными саваннами с фисташками. Именно в этот промежуток времени в регионе произошло одомашнивание зерновых и рост населения неолита. Начало HCO в южных Уральских горах было одновременным с началом в Северной Европе, а его окончание произошло между 6300 и 5100 годами до нашей эры. Зимнее потепление от 3 до 9 °C и летнее потепление от 2 до 6 °C произошло в северной центральной Сибири. HCO был очень асинхронным в Центральной и Восточной Азии. В результате повышения уровня моря и распада ледяных щитов в Северном полушарии, Восточно-Азиатский летний муссонный дождевой пояс (EASM) расширился на северо-запад, проникая глубоко в азиатскую внутреннюю часть. EASM, будучи значительно слабее до и после HCO, достиг максимума силы в этот промежуток времени, хотя точное время его максимальной интенсивности варьировалось в зависимости от региона. Текущие пустынные регионы Центральной Азии были обширно лесистыми из-за более высокого количества осадков, а теплые умеренные лесные пояса в Китае и Японии были расширены на север. В долине Ярлунг-Цангпо в южном Тибете в середине голоцена количество осадков было вдвое больше, чем сегодня. Записи о пыльце из озера Тай в Цзянсу, Китай, проливают свет на увеличение летних осадков и более теплый и влажный климат в регионе. Стабильность климата Среднего голоцена в Китае способствовала развитию сельского хозяйства и животноводства в регионе. На Корейском полуострове пыльца деревьев регистрирует HCO как происходящий с 8900 до 4400 лет назад, с его основным периодом от 7600 до 4800 лет назад. Уровень моря в Японском море был на 2–6 метров выше, чем в настоящее время, а температура поверхности моря была на 1–2 °C выше. Восточнокорейское теплое течение достигло Приморья и оттеснило холодную воду у более холодного Приморского течения к северо-востоку. Течение Цусима согревало северные берега Хоккайдо и проникало в Охотское море. В северной части Южно-Китайского моря HCO был связан с более холодными зимами из-за усиленного Восточно-Азиатского зимнего муссона (EAWM), что вызывало частую гибель кораллов. В Индийском субконтиненте Индийский летний муссон (ISM) сильно усилился, создавая жаркий и влажный климат в Индии, а также высокий уровень моря. Относительный уровень моря в архипелаге Спермонде был примерно на 0,5 метра выше, чем сегодня. Осадочное заполнение лагун замедлялось высоким уровнем моря и ускорилось после HCO, когда уровень моря упал. Западные африканские отложения также фиксируют африканский влажный период, промежуток между 16 000 и 6000 лет назад, в течение которого Африка была намного влажнее, чем сейчас. Это было вызвано усилением африканского муссона из-за изменений летней радиации, которые были результатом долгосрочных изменений в орбите Земли вокруг Солнца. "Зеленая Сахара" была усеяна многочисленными озерами, содержащими типичную африканскую фауну озерных крокодилов и бегемотов. Любопытное открытие из морских отложений заключается в том, что переходы в и из влажного периода происходили в течение десятилетий, а не в течение ранее предполагаемых длительных периодов. Предполагается, что люди сыграли роль в изменении структуры растительности Северной Африки в какой-то момент после 8000 лет назад, вводя домашних животных, что способствовало быстрому переходу к засушливым условиям, которые сейчас встречаются во многих местах в Сахаре. Дальше на юг, в Центральной Африке, саванны, составляющие прибрежные низменности бассейна реки Конго в настоящее время, полностью отсутствовали. Юго-западная Африка испытала повышенную влажность во время HCO. Северо-западная Патагония, в регионе, известном как Аридный диагональ, была значительно суше в раннем и среднем голоцене, а регион стал более влажным в позднем голоцене после окончания HCO. В далеком Южном полушарии (Новая Зеландия и Антарктида) самым теплым периодом в голоцене, по-видимому, был примерно с 10 500 до 8000 лет назад, сразу после окончания последнего ледникового периода. Ледяной шельф Амундсена отступил примерно на 80 километров вглубь суши в течение этого теплого интервала. К 6000 лет назад, что обычно связано с Холоценным климатическим оптимумом в Северном полушарии, эти регионы достигли температур, аналогичных сегодняшним, и не участвовали в изменениях температуры на севере. Однако некоторые авторы использовали термин "Холоценный климатический оптимум" для описания более раннего южного теплого периода, обычно термин "Ранний Холоценный климатический оптимум" используется для теплого интервала в Южном полушарии. В Новой Зеландии HCO был связан с температурным градиентом в 2 °C через субтропический фронт (STF), что резко контрастирует с 6 °C, наблюдаемыми сегодня. Западные ветры в Новой Зеландии ослабли.

The HCO was approximately 4.9 °C warmer than the Last Glacial Maximum. A study in 2020 estimated that the average global temperature during the warmest 200 year period of the HCO, around 6,500 years ago, was around 0.7 °C warmer than the mean for nineteenth century AD, immediately before the Industrial Revolution, and 0.3 °C cooler than the average for 2011 2019. The 2021 IPCC report expressed medium confidence that temperatures in the last decade are higher than they were in the Mid Holocene Warm Period. Temperatures in the Northern Hemisphere are simulated to be warmer than present average during the summers, but the tropics and parts of the Southern Hemisphere were colder than average. The average temperature change appears to have declined rapidly with latitude and so essentially no change in mean temperature is reported at low and middle latitudes. Tropical reefs tend to show temperature increases of less than 1 °C. The tropical ocean surface at the Great Barrier Reef about 5350 years ago was 1 °C warmer and enriched in 18O by 0.5 per mil relative to modern seawater. Temperatures during the HCO were higher than in the present by around 6 °C in Svalbard, near the North Pole. Of 140 sites across the western Arctic, there is clear evidence for conditions that were warmer than now at 120 sites. At 16 sites for which quantitative estimates have been obtained, local temperatures were on average 1.6±0.8 °C higher during the optimum than now. Northwestern North America reached peak warmth first, from 11,000 to 9,000 years ago, but the Laurentide Ice Sheet still chilled eastern Canada. Northeastern North America experienced peak warming 4,000 years later. Along the Arctic Coastal Plain in Alaska, there are indications of summer temperatures 2–3 °C warmer than now. Research indicates that the Arctic had less sea ice than now. The Greenland Ice Sheet thinned, particularly at its margins. Northwestern Europe experienced warming, but there was cooling in Southern Europe. In the southwestern Iberian Peninsula, forest cover reached its peak between 9,760 and 7,360 years BP as a result of high moisture availability and warm temperatures during the HCO. In Central Europe, the HCO was when human impact on the environment first became clearly detectable in sedimentological records, with the portion of the HCO from 9,000 to 7,500 BP being associated with minimal human impact and environmental stability, the portion from 7,500 to 6,300 BP with human impact only observed in pollen records, and the portion after 6,300 BP with substantial human influence on the environment. In the Middle East, the HCO was associated with frost free winters and abundant Pistacia savannas. It was during this interval that the domestication of cereals and Neolithic population growth occurred in the region. The onset of the HCO in the southern Ural Mountains was simultaneous with that in Northern Europe, while its termination occurred between 6,300 and 5,100 BP. Winter warming of 3 to 9 °C and summer warming of 2 to 6 °C occurred in northern central Siberia. The HCO was highly asynchronous in Central and East Asia. As a result of rising sea levels and decay of ice sheets in the Northern Hemisphere, the East Asian Summer Monsoon (EASM) rain belt expanded to the northwest, penetrating deep into the Asian interior. The EASM, being significantly weaker before and after the HCO, peaked in strength during this interval, though the exact timing of its maximum intensity varied by region. Current desert regions of Central Asia were extensively forested because of higher rainfall, and the warm temperate forest belts in China and Japan were extended northwards. In the Yarlung Tsangpo valley of southern Tibet, precipitation was up to twice as high as it is today during the middle Holocene. Pollen records from Lake Tai in Jiangsu, China shed light on increased summer precipitation and a warmer and wetter overall climate in the region. The stability of the Middle Holocene climate in China fostered the development of agriculture and animal husbandry in the region. In the Korean Peninsula, arboreal pollen records the HCO as occurring from 8,900 to 4,400 BP, with its core period being 7,600 to 4,800 BP. Sea levels in the Sea of Japan were 2 6 metres higher than in the present, with sea surface temperatures being 1 2 °C higher. The East Korea Warm Current reached as far as Primorye and pushed cold water off of the cooler Primorsky Current to the northeast. The Tsushima Current warmed the northern shores of Hokkaido penetrated into the Sea of Okhotsk. In the northern South China Sea, the HCO was associated with colder winters due to a stronger East Asian Winter Monsoon (EAWM), causing frequent coral die offs. In the Indian Subcontinent, the Indian Summer Monsoon (ISM) heavily intensified, creating a hot and wet climate in India along with high sea levels. Relative sea level in the Spermonde Archipelago was approximately 0.5 metres higher than it is today. Sedimentary infill of lagoons was retarded by the sea level highstand and accelerated after the HCO, when sea levels dropped. West African sediments additionally record the African humid period, an interval between 16,000 and 6,000 years ago during which Africa was much wetter than now. That was caused by a strengthening of the African monsoon by changes in summer radiation, which resulted from long term variations in the Earth's orbit around the Sun. The "Green Sahara" was dotted with numerous lakes, containing typical African lake crocodile and hippopotamus fauna. A curious discovery from the marine sediments is that the transitions into and out of the wet period occurred within decades, not the previously thought extended periods. It is hypothesized that humans played a role in altering the vegetation structure of North Africa at some point after 8,000 years ago by introducing domesticated animals, which contributed to the rapid transition to the arid conditions that are now found in many locations in the Sahara. Further south, in Central Africa, the savannas that make up the coastal lowlands of the Congo River drainage basin in the present were entirely absent. Southwestern Africa experienced increased humidity during the HCO. Northwestern Patagonia, in a region known as the Arid Diagonal, was significantly drier during the Early and Middle Holocene, with the region becoming more humid during the Late Holocene following the end of the HCO. In the far Southern Hemisphere (New Zealand and Antarctica), the warmest period during the Holocene appears to have been roughly 10,500 to 8,000 years ago, immediately after the end of the last ice age. The Amery Ice Shelf retreated approximately 80 kilometres landward during this warm interval. By 6,000 years ago, which is normally associated with the Holocene Climatic Optimum in the Northern Hemisphere, those regions had reached temperatures similar to today, and they did not participate in the temperature changes of the north. However, some authors have used the term "Holocene Climatic Optimum" to describe the earlier southern warm period as well; typically, the term "Early Holocene Climatic Optimum" is used for the Southern Hemisphere warm interval. In New Zealand, the HCO was associated with a 2 °C temperature gradient across the subtropical front (STF), a sharp contrast with the 6 °C observed today. Westerly winds in New Zealand were reduced.

Сравнение ледяных ядер

Сравнение дельта-профилей на станции Бёрд в Западной Антарктиде (извлечено ледяное ядро длиной 2164 м в 1968 году) и на станции Камп Сенчури в Северо-Западной Гренландии демонстрирует постледниковый климатический оптимум. Точки корреляции указывают на то, что в обоих местах HCO (постледниковый климатический оптимум) вероятно произошел одновременно. Аналогичное сравнение прослеживается между кернами Dye 3 (1979) и Камп Сенчури (1963) в отношении этого периода. Несмотря на разную глубину залегания, керны GRIP и NGRIP также содержат следы климатического оптимума в очень близкое время.