Dogłębne badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Arizona mogło rozwiązać dwie zagadki, które od dawna intrygowały ekspertów paleo-klimatycznych: skąd pochodzą pokrywy lodowe, które dzwoniły w ostatniej epoce lodowcowej ponad 100,000 XNUMX lat temu i jak mogły rosnąć tak szybko?
Zrozumienie, co napędza cykle glacjalno-interglacjalne Ziemi – okresowy postęp i cofanie się pokryw lodowych na półkuli północnej – nie jest łatwym zadaniem, a naukowcy poświęcili wiele wysiłku wyjaśnieniu ekspansji i kurczenia się dużych mas lodu na przestrzeni tysięcy lat. Badanie, opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience, proponuje wyjaśnienie szybkiej ekspansji pokryw lodowych, które pokrywały większą część półkuli północnej podczas ostatniej epoki lodowcowej, a odkrycia mogą mieć również zastosowanie do innych okresów lodowcowych w historii Ziemi.
Około 100,000 10,000 lat temu, kiedy mamuty wędrowały po Ziemi, klimat na półkuli północnej gwałtownie się zamroził, co umożliwiło utworzenie ogromnych pokryw lodowych. W ciągu około XNUMX XNUMX lat lokalne lodowce górskie rosły i tworzyły duże pokrywy lodowe pokrywające znaczną część dzisiejszej Kanady, Syberii i północnej Europy.
Chociaż powszechnie przyjęto, że okresowe „kołysanie się” orbity Ziemi wokół Słońca wywołało ochłodzenie latem na półkuli północnej, co spowodowało początek powszechnego zlodowacenia, naukowcy starali się wyjaśnić rozległe pokrywy lodowe pokrywające znaczną część Skandynawii i północnej Europy. gdzie temperatury są znacznie łagodniejsze.
W przeciwieństwie do zimnego kanadyjskiego archipelagu arktycznego, gdzie łatwo tworzy się lód, Skandynawia powinna pozostać w dużej mierze wolna od lodu z powodu Prądu Północnoatlantyckiego, który przynosi ciepłą wodę do wybrzeży północno-zachodniej Europy. Chociaż oba regiony położone są na podobnych szerokościach geograficznych, temperatury w Skandynawii latem są znacznie powyżej zera, podczas gdy temperatury w dużej części kanadyjskiej Arktyki utrzymują się poniżej zera przez całe lato - twierdzą naukowcy. Z powodu tej rozbieżności modele klimatyczne z trudem wyjaśniały rozległe lodowce, które rozwinęły się w północnej Europie i zapoczątkowały ostatnią epokę lodowcową, powiedział główny autor badania, Marcus Lofverstrom.
„Problem polega na tym, że nie wiemy, skąd pochodzą te pokrywy lodowe (w Skandynawii) i co spowodowało ich ekspansję w tak krótkim czasie” – powiedział Lofverstrom, adiunkt nauk o Ziemi i szef UArizona Earth System Dynamics Laboratorium.
Aby znaleźć odpowiedzi, Lofverstrom pomógł opracować niezwykle złożony model systemu ziemskiego, znany jako Community Earth System Model, który pozwolił jego zespołowi realistycznie odtworzyć warunki panujące na początku ostatniego zlodowacenia. W szczególności rozszerzył domenę modelu pokrywy lodowej z Grenlandii, aby objąć większość półkuli północnej z dużą szczegółowością przestrzenną.
Korzystając z tej zaktualizowanej konfiguracji modelu, naukowcy zidentyfikowali wrota oceaniczne w kanadyjskim archipelagu arktycznym jako kluczową podporę kontrolującą klimat północnoatlantycki i ostatecznie określającą, czy pokrywy lodowe mogą rosnąć w Skandynawii.
Symulacje ujawniły, że tak długo, jak wrota oceaniczne w kanadyjskim archipelagu arktycznym pozostają otwarte, konfiguracja orbity Ziemi chłodzi półkulę północną na tyle, aby umożliwić gromadzenie się pokryw lodowych w północnej Kanadzie i na Syberii, ale nie w Skandynawii.
W drugim eksperymencie naukowcy przeprowadzili symulację wcześniej niezbadanego scenariusza, w którym morskie pokrywy lodowe blokowały drogi wodne w kanadyjskim archipelagu arktycznym. W tym eksperymencie stosunkowo świeża woda Arktyki i północnego Pacyfiku – zazwyczaj kierowana przez kanadyjski archipelag arktyczny – została skierowana na wschód od Grenlandii, gdzie zwykle tworzą się masy głębinowe. Ta zmiana kierunku doprowadziła do odświeżenia i osłabienia głębokiej cyrkulacji północnoatlantyckiej, ekspansji lodu morskiego i chłodniejszych warunków w Skandynawii.
„Wykorzystując zarówno symulacje modeli klimatycznych, jak i analizę osadów morskich, pokazujemy, że formowanie się lodu w północnej Kanadzie może blokować bramy oceaniczne i kierować transport wody z Arktyki do północnego Atlantyku” – powiedział Lofverstrom – „a to z kolei prowadzi do osłabienia cyrkulacji oceanicznej” i zimne warunki u wybrzeży Skandynawii, które są wystarczające, aby zacząć rosnąć lód w tym regionie”.
„Odkrycia te są poparte zapisami osadów morskich z północnego Atlantyku, które wskazują na istnienie lodowców w północnej Kanadzie kilka tysięcy lat przed stroną europejską” – powiedziała Diane Thompson, adiunkt na Wydziale Nauk o Ziemi UArizona. „Zapisy osadów pokazują również przekonujące dowody na osłabienie cyrkulacji głębinowej oceanu, zanim w Skandynawii uformują się lodowce, podobnie jak nasze wyniki modelowania”.
Łącznie eksperymenty sugerują, że tworzenie się lodu morskiego w północnej Kanadzie może być niezbędnym prekursorem zlodowacenia w Skandynawii, piszą autorzy.
Wypychanie modeli klimatycznych poza ich tradycyjne zastosowanie do przewidywania przyszłych klimatów daje możliwość zidentyfikowania wcześniej nieznanych interakcji w systemie Ziemi, takich jak złożona i czasami sprzeczna z intuicją zależność między pokrywami lodowymi a klimatem, powiedział Lofverstrom.
„Możliwe, że zidentyfikowane tutaj mechanizmy dotyczą każdego okresu lodowcowego, a nie tylko ostatniego” – powiedział. „Może nawet pomóc wyjaśnić bardziej krótkotrwałe okresy zimna, takie jak odwrócenie zimna w młodszym dryasie (12,900 11,700 do XNUMX XNUMX lat temu), które przerwało ogólne ocieplenie pod koniec ostatniej epoki lodowcowej”.
Badanie pierwotnie opublikowane w dniu Nature Geoscience, Czerwiec 09, 2022.
