Jump to content

Палеоокеанография

(Перенаправлено с Палеоокеанографии )

Палеоокеанография — это изучение истории океанов в геологическом прошлом с точки зрения циркуляции, химии , биологии , геологии, а также закономерностей седиментации и биологической продуктивности. Палеоокеанографические исследования с использованием моделей окружающей среды и различных косвенных показателей позволяют научному сообществу оценить роль океанических процессов в глобальном климате путем реконструкции климата прошлого в различные промежутки времени. Палеоокеанографические исследования также тесно связаны с палеоклиматологией .

Источник и методы информации

[ редактировать ]

Палеоокеанография использует так называемые прокси- методы как способ получения информации о прошлом состоянии и эволюции мировых океанов. Некоторые геохимические прокси-инструменты включают длинноцепочечные органические молекулы (например, алкеноны ), стабильные и радиоактивные изотопы и следы металлов. [ 1 ] Кроме того, могут оказаться полезными и керны отложений, богатые окаменелостями и ракушками (пробы); Область палеоокеанографии тесно связана с седиментологией и палеонтологией .

Температура поверхности моря

[ редактировать ]

Данные о температуре поверхности моря (SST) можно получить из кернов глубоководных отложений, используя соотношения изотопов кислорода и соотношение магния и кальция (Mg/Ca) в выделениях раковин планктона, из длинноцепочечных органических молекул, таких как алкенон, тропические кораллы у поверхности моря и из раковин моллюсков. [ 2 ]

Соотношение изотопов кислорода (δ 18 O) полезны при реконструкции ТПМ из-за влияния температуры на соотношение изотопов. Планктон поглощает кислород при построении своих раковин и будет менее обогащен своим δ. 18 O, когда образуется в более теплых водах, при условии, что они находятся в термодинамическом равновесии с морской водой. [ 3 ] Когда эти раковины выпадают в осадок, они тонут и образуют отложения на дне океана, δ 18 O можно использовать для вывода о прошлых SST. [ 4 ] Однако соотношения изотопов кислорода не являются идеальными показателями. Объем льда, захваченного континентальными ледяными щитами, может оказывать влияние на δ 18 О. Пресная вода характеризуется более низкими значениями δ. 18 O попадает в ловушку континентальных ледяных щитов, поэтому во время ледниковых периодов морская вода δ 18 O повышен, и оболочки кальцита, образовавшиеся в это время, будут иметь большее δ. 18 О значение. [ 5 ] [ 6 ]

Замена кальция на магний в CaCO 3 оболочках может использоваться в качестве показателя ТПМ, при которой образовались оболочки. На соотношение Mg/Ca есть несколько других влияющих факторов, помимо температуры, таких как жизненные эффекты, очистка раковины, а также эффекты растворения после смерти и после отложения, и это лишь некоторые из них. [ 2 ] Помимо других влияний, соотношение Mg/Ca успешно позволило количественно оценить тропическое похолодание, произошедшее во время последнего ледникового периода. [ 7 ]

Алкеноны — это сложные органические молекулы с длинной цепью, вырабатываемые фотосинтезирующими водорослями. Они чувствительны к температуре и могут быть извлечены из морских отложений. Использование алкенонов представляет собой более прямую связь между SST и водорослями и не зависит от знания биотических и физико-химических термодинамических взаимосвязей, необходимых в CaCO 3 . исследованиях [ 8 ] Еще одним преимуществом использования алкенонов является то, что они являются продуктом фотосинтеза, обусловливающим необходимость образования под солнечным светом верхних поверхностных слоев. Таким образом, он лучше регистрирует приповерхностную ТПМ. [ 2 ]

Температура придонной воды

[ редактировать ]

Наиболее часто используемым показателем для определения истории глубоководной температуры является соотношение Mg/Ca в донных фораминиферах и остракодах . Температуры, полученные на основе соотношения Mg/Ca, подтвердили охлаждение глубин океана на величину до 3 °C во время ледниковых периодов позднего плейстоцена. [ 2 ] Одним из примечательных исследований является исследование Lear et al. [2002], которые работали над калибровкой температуры придонной воды по соотношению Mg/Ca в 9 местах, охватывающих различные глубины от шести различных донных фораминифер (в зависимости от местоположения). [ 9 ] Авторы нашли уравнение, калибрующее температуру придонной воды по отношениям Mg/Ca, которое принимает экспоненциальную форму:

где Mg/Ca — соотношение Mg/Ca, обнаруженное у донных фораминифер, а BWT — температура придонной воды. [ 10 ]

Отчеты о отложениях

[ редактировать ]

Записи осадочных пород могут многое рассказать нам о нашем прошлом и помочь сделать выводы о будущем. Хотя в этой области палеоокеанографии нет ничего нового: некоторые исследования начались еще в 1930-х годах и раньше. [ 11 ] Современные реконструктивные исследования в масштабе времени продвинулись вперед с использованием методов сканирования керна отложений. Эти методы позволили провести исследования, аналогичные тем, которые проводились с записями ледяных кернов в Антарктиде. [ 12 ] Эти записи могут дать информацию об относительной численности организмов, присутствующих в данный момент времени, с использованием методов палеопродуктивности, таких как измерение общей численности диатомей. [ 13 ] Записи также могут содержать информацию об исторических погодных условиях и циркуляции океана, например, Deschamps et al. описаны их исследованиями отложений Чукотско-Аляскинского и канадского окраин Бофорта. [ 14 ]

Соленость

[ редактировать ]

Соленость — более сложную величину, которую трудно определить по палеозаписи. Избыток дейтерия в записях керна может обеспечить лучший вывод о солености морской поверхности, чем изотопы кислорода, а некоторые виды, такие как диатомеи, могут обеспечить полуколичественные данные о солености из-за относительной численности диатомей, которая ограничена определенными режимами солености. [ 15 ] Произошли изменения в глобальном водном цикле и балансе солености океанов с Северной Атлантикой, которые стали более солеными, а субтропические Индийский и Тихий океаны - менее солеными. [ 16 ] [ 17 ] С изменениями в водном цикле также произошли изменения в вертикальном распределении соли и галоклинов. [ 18 ] Крупные притоки пресной воды и изменение солености также могут способствовать сокращению площади морского льда. [ 19 ]

Циркуляция океана

[ редактировать ]

Для вывода о прошлой циркуляции океана и изменениях в ней использовалось несколько косвенных методов. К ним относятся соотношения изотопов углерода , соотношения кадмия / кальция (Cd/Ca), протактиния / тория ( изотопы 231 Па и 230 Th), радиоуглеродная активность (δ 14 С), неодима ( изотопы 143 Нд и 144 Nd) и сортируемый ил (фракция глубоководных отложений от 10 до 63 мкм). [ 2 ] Используются косвенные показатели изотопов углерода и соотношения кадмия/кальция, поскольку изменчивость их соотношений частично обусловлена ​​изменениями в химическом составе придонной воды, которая, в свою очередь, связана с источником глубоководных образований. [ 20 ] [ 21 ] Однако на эти соотношения влияют биологические, экологические и геохимические процессы, которые усложняют выводы о циркуляции.

Все включенные косвенные данные полезны для определения поведения меридиональной опрокидывающей циркуляции . [ 2 ] Например, Макманус и др. [2004] использовали изотопы протактиния / тория ( 231 Па и 230 Th), чтобы показать, что Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция была почти (или полностью) отключена во время последнего ледникового периода. [ 22 ] 231 Па и 230 Оба образуются в результате радиоактивного распада растворенного урана в морской воде. 231 Па способен оставаться в толще воды дольше, чем 230 Ч: 231 Время существования Па составляет ~100–200 лет, тогда как 230 Есть один ~20–40 лет. [ 22 ] В сегодняшнем Атлантическом океане и нынешней опрокидывающейся циркуляции, 230 Транспорт в Южный океан минимален из-за его короткого времени пребывания и 231 Па транспортировка высокая. Это приводит к относительно низкому 231 Так / 230 Соотношения Th, найденные McManus et al. [2004] в ядре на 33N 57W и глубине 4,5 км. Когда опрокидывающая циркуляция прекращается (как предполагалось) во время ледниковых периодов, 231 Так / 230 Соотношение Th становится повышенным из-за отсутствия удаления 231 Па в Южный океан. Макманус и др. [2004] также отмечают небольшое повышение 231 Так / 230 Это соотношение во время Младшего дриаса , еще одного периода в истории климата, который, как полагают, характеризовался ослаблением опрокидывающей циркуляции. [ 22 ]

Кислотность, pH и щелочность

[ редактировать ]

Соотношение изотопов бора 11 B) может использоваться для вывода как недавних, так и тысячелетних изменений кислотности, pH и щелочности океана, которые в основном вызваны концентрацией CO 2 в атмосфере и концентрацией ионов бикарбоната в океане. δ 11 Было обнаружено, что B у кораллов юго-западной части Тихого океана варьируется в зависимости от pH океана и показывает, что изменчивость климата, такая как тихоокеанские десятилетние колебания (PDO), может модулировать воздействие закисления океана из-за повышения концентрации CO 2 в атмосфере . [ 23 ] Другое применение δ 11 B в раковинах планктона можно использовать в качестве косвенного показателя концентрации CO 2 в атмосфере за последние несколько миллионов лет. [ 24 ]

См. также

[ редактировать ]
  • Океанография - изучение физических, химических и биологических процессов в океане.
  • Палеоклиматология - Изучение изменений древнего климата.
  • Палеогеография - изучение физической географии ландшафтов прошлого.
  1. ^ Хендерсон, Гидеон М. (октябрь 2002 г.). «Новые океанические индикаторы палеоклимата». Письма о Земле и планетологии . 203 (1): 1–13. Бибкод : 2002E&PSL.203....1H . дои : 10.1016/S0012-821X(02)00809-9 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Кронин, Томас М. (2010). Палеоклиматы: понимание изменения климата в прошлом и настоящем . Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. ISBN  9780231144940 .
  3. ^ Юри, Гарольд К. (1947). «Термодинамические свойства изотопных веществ». Журнал Химического общества (возобновленный) : 562–81. дои : 10.1039/JR9470000562 . ПМИД   20249764 .
  4. ^ Эмилиани, К. (1955). «Температуры плейстоцена». Журнал геологии . 63 (6): 538–578. Бибкод : 1955JG.....63..538E . дои : 10.1086/626295 . JSTOR   30080906 . S2CID   225042939 .
  5. ^ Олауссон, Эрик (январь 1963 г.). «Свидетельства климатических изменений в глубоководных кернах Северной Атлантики с замечаниями по изотопному палеотемпературному анализу». Прогресс в океанографии . 3 : 221–252. Бибкод : 1963Proce...3..221O . дои : 10.1016/0079-6611(65)90020-0 .
  6. ^ Шеклтон, Николас (1 июля 1967 г.). «Анализ изотопов кислорода и повторная оценка температуры плейстоцена». Природа . 215 (5096): 15–17. Бибкод : 1967Natur.215...15S . дои : 10.1038/215015a0 . S2CID   4221046 .
  7. ^ Леа, Д.В. (5 сентября 2003 г.). «Синхронность тропических и высокоширотных атлантических температур во время последнего ледникового периода». Наука . 301 (5638): 1361–1364. Бибкод : 2003Sci...301.1361L . дои : 10.1126/science.1088470 . ПМИД   12958356 . S2CID   28169540 .
  8. ^ Герберт, Т.Д. (2003). «Определение палеотемпературы алкенона». В Голландии, HD; Турекян, К.К. (ред.). Трактат по геохимии . Том. 6 (1-е изд.). Оксфорд: Elsevier Science. стр. 391–432. Бибкод : 2003TrGeo...6..391H . дои : 10.1016/B0-08-043751-6/06115-6 . ISBN  0-08-043751-6 .
  9. ^ Биллапс, К.; Шраг, Д.П. (апрель 2003 г.). «Применение соотношения Mg/Ca у бентосных фораминифер к вопросам изменения климата в кайнозое». Письма о Земле и планетологии . 209 (1–2): 181–195. Бибкод : 2003E&PSL.209..181B . дои : 10.1016/S0012-821X(03)00067-0 .
  10. ^ Лир, Кэролайн Х ; Розенталь, Яир; Слоуи, Найл (октябрь 2002 г.). «Бентосные фораминиферы Mg/Ca-палеотермометрия: пересмотренная калибровка керна по кровле». Geochimica et Cosmochimica Acta . 66 (19): 3375–3387. Бибкод : 2002GeCoA..66.3375L . дои : 10.1016/S0016-7037(02)00941-9 .
  11. ^ Пиггот, Чарльз Сноуден. «Керновые образцы океанского дна и их значение». Научный ежемесячник , том. 46, нет. 3, 1938, стр. 201–217. JSTOR , www.jstor.org/stable/16315. По состоянию на 24 марта 2021 г.
  12. ^ С. Л. Жаккар, Э. Д. Гэлбрейт, Д. М. Сигман, Г. Х. Хауг, Распространенная связь между керном антарктического льда и записями субарктических тихоокеанских отложений за последние 800 тысяч лет, Quaternary Science Reviews, том 29, выпуски 1–2, 2010 г., страницы 206–212, ISSN 0277-3791, doi : 10.1016/j.quascirev.2009.10.007 .
  13. ^ Сюннескуг, К., Ф. Тейлор, 2002. Послеледниковая запись морских диатомей в впадине Палмера, Антарктический полуостров (ODP Leg 178, Участок 1098) 1. Общая численность диатомей. ВЛ - 17. ДО - 10.1029/2000ПА000563. Палеоокеанография
  14. ^ Дешам, Шарль-Эдуард и Монтеро-Серрано, Жан и Сен-Онж, Гийом и Пуарье, Андре. (2019). Голоценовые изменения в глубоководной циркуляции, сделанные на основе аутигенных изотопов Nd и Hf в отложениях Чукотско-Аляскинской и канадской окраин Бофорта. Ключевые моменты. Палеоокеанография и палеоклиматология. 34. 10.1029/2018PA003485.
  15. ^ Баух, Хеннинг А.; Полякова, Елена Ивановна (июнь 2003 г.). «Записи о солености, полученные по диатомовым водорослям, на арктической окраине Сибири: влияние на характер речных стоков в голоцене» (PDF) . Палеоокеанография . 18 (2): н/д. Бибкод : 2003PalOc..18.1027B . дои : 10.1029/2002PA000847 .
  16. ^ Ю, Л. Глобальная связь между круговоротом воды в океане и приповерхностной соленостью. Дж. Геофиз. Рез. -Океаны 116 , C10025 (2011).
  17. ^ Виноградова Н. и Понте Р. В поисках следов недавней интенсификации круговорота воды в океане. Дж. Клим. 30 , 5513–5528 (2017).
  18. ^ Лю, К., Лян, X., Понте, RM и др. Вертикальное перераспределение соли и послойные изменения солености мирового океана. Nat Commun 10, 3445 (2019).
  19. ^ Гусс, Х. и Цунц, В.: Десятилетние тенденции изменения площади морского льда в Антарктике в конечном итоге контролируются обратной связью между льдом и океаном, Криосфера, 8, 453–470, два : 10.5194/tc-8-453-2014 , 2014.
  20. ^ Леман, Скотт Дж.; Кейгвин, Ллойд Д. (30 апреля 1992 г.). «Внезапные изменения в циркуляции Северной Атлантики во время последней дегляциации». Природа . 356 (6372): 757–762. Бибкод : 1992Natur.356..757L . дои : 10.1038/356757a0 . S2CID   4351664 .
  21. ^ Оппо, Вашингтон ; Леман, SJ (19 февраля 1993 г.). «Среднеглубинная циркуляция приполярной Северной Атлантики во время последнего ледникового максимума». Наука . 259 (5098): 1148–1152. Бибкод : 1993Sci...259.1148O . дои : 10.1126/science.259.5098.1148 . ПМИД   17794395 . S2CID   23996710 .
  22. ^ Перейти обратно: а б с Макманус, Дж. Ф.; Франсуа, Р.; Герарди, Ж.-М.; Кейгвин, LD; Браун-Леже, С. (22 апреля 2004 г.). «Коллапс и быстрое возобновление меридиональной циркуляции Атлантики, связанное с дегляциальными изменениями климата». Природа . 428 (6985): 834–837. Бибкод : 2004Natur.428..834M . дои : 10.1038/nature02494 . ПМИД   15103371 . S2CID   205210064 .
  23. ^ Пелейеро, К. (30 сентября 2005 г.). «Междесятилетняя изменчивость pH коралловых рифов от доиндустриальной до современной эпохи». Наука . 309 (5744): 2204–2207. Бибкод : 2005Sci...309.2204P . дои : 10.1126/science.1113692 . ПМИД   16195458 . S2CID   129883047 .
  24. ^ Пирсон, Пол Н.; Палмер, Мартин Р. (17 августа 2000 г.). «Концентрация углекислого газа в атмосфере за последние 60 миллионов лет». Природа . 406 (6797): 695–699. Бибкод : 2000Natur.406..695P . дои : 10.1038/35021000 . ПМИД   10963587 . S2CID   205008176 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 5fbb1164e39b49d404483f8d8e63ef86__1721087280
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/5f/86/5fbb1164e39b49d404483f8d8e63ef86.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Paleoceanography - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)