Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Л. Краусс
«Страх физики». Глава из книги


А. Акопян
Как ищут тёмную материю


И. Акулич
Идеальный почтовый индекс


А. Бердников
Интерференция в домашних условиях. Плёнки и антиплёнки


Интервью с Л. Марголисом
Леонид Марголис: «Мне всегда было интересно, как клетки разговаривают друг с другом»


А. Иванов
Сибирь и Северная Америка были единым целым более миллиарда лет назад


П. Амнуэль
Одиночество во Вселенной


Р. Фишман
Детективы каменного века


О. Макаров
Животные, которые дарят надежду


Б. Штерн
Шкловский — 100







Главная / Новости науки версия для печати

Темп ледниковых периодов сбился из-за североамериканских ледников


Рис. 1. Североамериканский ледниковый щит (показан синим) мог играть ключевую роль в смене темпа оледенений, произошедшей миллион лет назад. Изображение с сайта esp.cr.usgs.gov
Рис. 1. Североамериканский ледниковый щит (показан синим) мог играть ключевую роль в смене темпа оледенений, произошедшей миллион лет назад. Изображение с сайта esp.cr.usgs.gov

Исследование голландских климатологов показало, что ключевую роль в изменении длительности ледниковых периодов, произошедшем 1 млн лет назад, сыграли массивные североамериканские ледники.

В течение последних миллионов лет климат на Земле регулярно колебался между холодными и теплыми периодами (оледенениями и межледниковьями). В фазе оледенения значительную часть континентов в северном полушарии занимали огромные ледниковые щиты, а в межледниковьях они таяли или отступали в приполярные области. Сейчас мы живем в довольно кратковременный (по геологическим меркам) период межледниковья, хотя еще 20 тыс. лет назад на Земле наблюдался максимум оледенения последнего ледникового периода.

Темп смены глобальных похолоданий и потеплений не оставался всё это время постоянным. С момента начала четко выраженного колебательного режима (примерно 2,7 млн лет назад) и примерно до 1 млн лет назад оледенения происходили примерно каждые 40 тыс. лет. Однако затем произошло нечто, и ритм ледниковых периодов замедлился до одного в 100 тыс. лет. Кроме того, заметно усилилась амплитуда климатических колебаний, то есть разница между холодным и теплым климатическими периодами (см. рис. 2).

Из-за чего в принципе происходят ледниковые периоды, климатологи понимают — из-за изменения параметров земной орбиты и вызываемого этими изменениями колебания потока солнечного света, падающего на Землю. Но вот почему колебательный режим изменил свой темп миллион лет назад — это остается предметом жарких споров.

Рис. 2. Колебания глобального климата в течение последних 5 млн лет. По вертикали справа отложена величина дельта-O-18, показывающая относительное содержание изотопа кислорода-18 в океанических донных отложениях, а слева — эта же величина, пересчитанная в изменение глобальной температуры. Изображение с сайта www.globalwarmingart.com
Рис. 2. Колебания глобального климата в течение последних 5 млн лет. По вертикали справа отложена величина δ18O, показывающая относительное содержание изотопа кислорода-18 в океанических донных отложениях, а слева — эта же величина, пересчитанная в изменение глобальной температуры. Изображение с сайта Global Warming Art

В частности, разобраться в этой проблеме могло бы помочь прояснение роли ледников в смене теплых и холодных периодов. Конечно, ледники (или их отсутствие) помогают удерживаться в состоянии холодного или теплого климата, но какова их роль в моменты наступления оледенений и межледниковий?

Ответить на этот вопрос трудно из-за отсутствия прямых данных по объему ледников в течение достаточно длительного времени. Поэтому все выводы приходится делать на основании данных по изотопному составу придонных океанических отложений (а конкретно, величине δ18O, характеризующей относительное содержание изотопа кислорода-18). Эта величина зависит как от средней δ18O по всему океану, так и от локальной придонной температуры на момент осаждения этих отложений. Если бы эти два фактора удалось однозначно разделить и выделить средне-океаническое значение δ18O, то отсюда можно было бы извлечь и объемы ледников.

Именно это научились делать (правда, модельно-зависимым способом) голландские климатологи, чья статья появилась на днях в журнале Nature. Результаты их работы четко указывают на ключевую роль североамериканского ледникового щита в этом переходе.

Для того чтобы разделить два фактора, авторы построили модель динамики ледовых щитов и глубинных океанических вод и с помощью них описали данные по δ18O. Это позволило им получить отдельные графики приповерхностной температуры и объема ледниковых шапок в Северном полушарии в течение последних 3 млн лет. На обоих этих графиках были четко видны колебания, связанные с ледниковыми периодами. Сопоставив два графика, исследователи могли выяснить, что наступало раньше — изменение температуры или изменение объема ледников, и с какой задержкой.

Оказалось, что изменения температуры, как в сторону понижения (при начале очередного оледенения), так и в сторону повышения (при наступлении очередного межледниковья) почти всегда предшествовали соответствующим изменениям в объеме континентальных ледников. Однако сдвиг по времени между этими моментами был разным (см. рис. 3).

Рис. 3. Четыре верхних графика (их шкала по вертикали отложена слева; тыс. лет): время запаздывания изменений объема ледников по сравнению с температурой в различные моменты климатических колебаний. Две нижних графика (их шкала по вертикали отложена справа; относительные единицы): сила стотысячелетней компоненты колебаний температуры и ледников. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature
Рис. 3. Четыре верхних графика (их шкала по вертикали отложена слева; тыс. лет): время запаздывания изменений объема ледников по сравнению с температурой в различные моменты климатических колебаний. Две нижних графика (их шкала по вертикали отложена справа; относительные единицы): сила стотысячелетней компоненты колебаний температуры и ледников. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

В эпоху сорокатысячелетних ледниковых периодов (то есть раньше, чем 1 млн лет назад) эта задержка составляла 4–5 тыс. лет (см. голубую и синюю линии, которые отвечают наступлению оледенений и потеплений соответственно). Это означает, что ледники послушно росли или уменьшались вслед за изменениями температуры — то есть они играли пассивную роль в климатических изменениях.

Однако затем, в эпоху стотысячелетних ледниковых периодов, ситуация изменилась. Если момент наступления ледников по-прежнему запаздывал примерно на 6 тыс. лет по сравнению с моментом похолодания (красная ломаная), то момент исчезновения ледников практически совпадал с моментом потепления (оранжевая ломаная).

Это означает, что межледниковье наступало лишь тогда, когда это позволяли сделать ледники. Иными словами, континентальные ледники северного полушария превратились из простого зрителя в активного участника ледниковых колебаний. Такое могло произойти благодаря тому, что ледники стали достаточно большими, обрели большую климатическую «инерцию». По мнению авторов, именно в этом и кроется причина перехода к более медленному режиму климатических колебаний.

Итак, согласно результатам этой работы, ледниковые периоды происходили следующим образом. Последние миллионы лет Земля постепенно остывала и примерно 2,7 млн лет назад остыла до такой степени, что в полярных широтах Северного полушария, как в Евразии, так и в Северной Америке, стали образовываться отдельные массивные ледники. Умеренно высокие широты (50–70°с.ш.) там, где проходили границы этих ледников, стали «болевой точкой» климата — слегка «надавливая» на нее с периодом 40 тыс. лет, Солнце заставляло эти ледники исчезать и вновь появляться.

Однако по мере дальнейшего постепенного остывания планеты континентальные (и прежде всего, североамериканские) ледники объединились и стали настолько массивными, что могли пережить даже минимум сорокатысячелетнего цикла. Заставить ледники отступить (а значит, начать новое межледниковье) могло лишь совместное действие нескольких факторов, которое происходило реже, примерно раз в 100 тыс. лет. Именно поэтому оледенения переключились на более медленный темп.

Авторы признают, что все эти выводы модельно-зависимы — они опираются на выбранный метод обработки данных по δ18O, и поэтому не могут считаться окончательным ответом на этот вопрос. Однако, по крайней мере, впервые доказано, что североамериканский ледовый щит мог играть ключевую роль в изменении темпа оледенений. Подтвердить это могут лишь новые данные или более совершенные метода анализа.

Источник: R. Bintanja, R. S. W. van de Wal. North American ice-sheet dynamics and the onset of 100,000-year glacial cycles // Nature. V. 454. P. 869–872 (14 August 2008).

См. также:
1) Климат Антарктиды в течение последних 800 тысяч лет определялся изменениями орбиты Земли, «Элементы», 17.08.2007.
2) M. A. Maslin, A. D. Ridgwell. Mid-Pleistocene Revolution and the "eccentricity myth’ // Geological Society, London, Special Publications; 2005. V. 247. P. 19–34. PDF, 767 кб.
3) И. Иванов Раздел физики, родившийся из ошибки, «Элементы».

Игорь Иванов


Комментарии (4)



Последние новости: ЭкологияНауки о ЗемлеИгорь Иванов

27.07
Рекордные по чувствительности эксперименты LUX и PandaX пока не поймали частицы темной материи
12.07
Антропогенные факторы стали причиной исчезновения двух видов австралийских грызунов
20.06
LIGO поймала новые всплески гравитационных волн
16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
26.05
Очертания видового ареала определяются экологическими свойствами вида
12.05
Атмосферное давление на древней Земле было в два раза ниже современного
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова
27.04
Теоретики продолжают искать объяснения двухфотонному пику
1.04
Обнаружены коллективные эффекты в поведении физиков-теоретиков
1.04
Ботаники вырастили опаловые цветы

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия