Дегляциация
Дегляциация — это переход от полных ледниковых условий во время ледниковых периодов к теплым межледниковьям , характеризующимся глобальным потеплением и повышением уровня моря из-за изменения объема континентального льда. [1] Таким образом, это относится к отступлению ледника , ледникового щита или замороженного поверхностного слоя и, как следствие, к обнажению поверхности Земли . Упадок криосферы вследствие абляции может происходить в любом масштабе: от глобального до локализованного в конкретном леднике. [2] После Последнего ледникового максимума (около 21 000 лет назад) началась последняя дегляциация, продолжавшаяся до раннего голоцена . [3] [4] На большей части Земли дегляциация в течение последних 100 лет ускорилась в результате изменения климата , частично вызванного антропогенными изменениями в парниковых газах . [5]
Предыдущая дегляциация происходила примерно с 22 по 11,5 тыс. лет назад. Это произошло, когда среднегодовая температура атмосферы на Земле увеличилась примерно на 5 °C, что также сопровождалось региональным высокоширотным потеплением, превышающим 10 °C. За этим также последовало заметное потепление в глубоководных и тропических морях примерно на 1–2 °C (глубоководное море) и 2–4 °C (тропическое море). Произошло не только это потепление, но и глобальный гидрологический баланс также претерпел заметные изменения, а региональный характер осадков изменился. В результате всего этого растаяли основные ледниковые щиты мира, в том числе расположенные в Евразии, Северной Америке и некоторых частях Антарктики. В результате уровень моря поднялся примерно на 120 метров. Эти процессы не происходили устойчиво и происходили не одновременно. [4]
Фон
[ редактировать ]Процесс дегляциации отражает отсутствие баланса между существующей ледниковой протяженностью и климатическими условиями. В результате отрицательного баланса массы с течением времени ледники и ледяные щиты отступают. Повторяющиеся периоды увеличения и уменьшения протяженности глобальной криосферы (как следует из наблюдений за ядрами льда и горных пород, поверхностными формами рельефа, подземными геологическими структурами, летописью окаменелостей и другими методами датирования) отражают циклический характер глобальных и региональных изменений. гляциология измеряется ледниковыми периодами и меньшими периодами, известными как ледниковые и межледниковые периоды . [6] [7] С момента окончания Последнего ледникового периода около 12 000 лет назад ледниковые щиты отступили в глобальном масштабе, и Земля переживает относительно теплый межледниковый период, отмеченный только высокогорными альпийскими ледниками в большинстве широт с более крупным ледниковым покровом и морским льдом. на полюсах. [8] Однако с началом промышленной революции человеческая деятельность способствовала быстрому увеличению скорости и масштабов дегляциации во всем мире. [9] [10]
Гренландия
[ редактировать ]Исследования, опубликованные в 2014 году, показывают, что под Гренландии Рассела в ледниковым покровом ледника метанотрофы могли служить биологическим поглотителем метана для подледниковой экосистемы, и этот регион, по крайней мере, во время отбора проб, был источником атмосферного метана . Судя по растворенному метану в пробах воды, Гренландия может представлять собой значительный глобальный источник метана и может внести значительно больший вклад из-за продолжающейся дегляциации. [11] Исследование, проведенное в 2016 году на основе прошлых данных, пришло к выводу, что под ледниковым щитом Гренландии и Антарктиды могут существовать клатраты метана . [12]
Причины и последствия
[ редактировать ]В любом масштабе климат влияет на состояние снега и льда на поверхности Земли. В более холодные периоды массивные ледяные щиты могут простираться к экватору , а в более теплые периоды, чем сегодня, Земля может быть полностью свободна ото льда. Между температурой поверхности и концентрацией парниковых газов, таких как CO 2 , в атмосфере существует значительная, продемонстрированная эмпирически, положительная связь . Более высокая концентрация, в свою очередь, оказывает резкое негативное влияние на глобальную протяженность и стабильность криосферы. [13] [14] В тысячелетних временных масштабах плейстоценовых ледниковых и межледниковых циклов движущей силой начала и таяния оледенения являются изменения орбитальных параметров, называемые циклами Миланковича . В частности, низкая летняя инсоляция в северном полушарии способствует росту ледяных щитов, тогда как высокая летняя инсоляция вызывает большую абляцию, чем накопление снега зимой.
Деятельность человека, способствующая изменению климата , в частности, широкое использование ископаемого топлива за последние 150 лет и, как следствие, увеличение концентрации CO 2 в атмосфере , являются основной причиной более быстрого исчезновения альпийских ледников и континентальных ледниковых щитов по всему миру. [9] Например, Западно-Антарктический ледниковый щит значительно отступил и теперь способствует возникновению петли положительной обратной связи , которая угрожает дальнейшей дегляциацией или коллапсом. Недавно обнаженные районы Южного океана содержат давно изолированные запасы CO 2 , которые в настоящее время выбрасываются в атмосферу и продолжают влиять на динамику ледников. [14]
Принцип изостазии применим непосредственно к процессу дегляциации, особенно послеледниковому отскоку , который является одним из основных механизмов, с помощью которых изостазия наблюдается и изучается. Постледниковый отскок означает увеличение активности тектонических поднятий сразу после отступления ледников. [15] Повышенные темпы и обилие вулканической активности были обнаружены в регионах, переживающих послеледниковый отскок. Если в достаточно больших масштабах, увеличение вулканической активности обеспечивает положительную обратную связь с процессом дегляциации в результате выброса CO 2 и метана из вулканов. [16] [17]
Периоды дегляциации также частично вызваны океаническими процессами. [18] Например, прерывания обычной глубинной циркуляции холодных вод и глубины проникновения в Северную Атлантику имеют обратные связи, способствующие дальнейшему отступлению ледников. [19]
Дегляциация влияет на уровень моря, поскольку вода, ранее находившаяся на суше в твердой форме, превращается в жидкую воду и в конечном итоге стекает в океан. Недавний период интенсивного таяния ледников привел к среднему глобальному повышению уровня моря на 1,7 мм/год за весь XX век и на 3,2 мм/год за последние два десятилетия, что является очень быстрым ростом. [20]
Физические механизмы, посредством которых происходит дегляциация, включают таяние , испарение , сублимацию , откалывание и эоловые процессы , такие как ветер.
Дегляциация Лаврентидского ледникового щита
[ редактировать ]На протяжении всей эпохи плейстоцена Лаврентидский ледниковый щит распространялся на обширных территориях северной части Северной Америки, занимая площадь более 5 000 000 квадратных миль. Ледниковый щит Лаврентиды в некоторых районах имел глубину 10 000 футов и простирался на юг до 37° с.ш. Нанесенная на карту протяженность ледникового щита Лаврентида во время дегляциации была подготовлена Дайком и др. [21] Циклы дегляциации обусловлены различными факторами, главным из которых являются изменения приходящей летней солнечной радиации или инсоляции в Северном полушарии. Но, поскольку не все повышения инсоляции с течением времени приводили к дегляциации, к нынешним объемам льда, которые мы наблюдаем сегодня. Это приводит к другому выводу, который предполагает, что существует возможный климатический порог в виде отступления и, в конечном итоге, исчезновения ледниковых щитов. Поскольку Лаурентид был крупнейшим ледниковым покровом в Северном полушарии, было проведено много исследований относительно его исчезновения, разгрузки моделей энергетического баланса, моделей общей циркуляции атмосферы и океана и моделей баланса поверхностной энергии. Эти исследования пришли к выводу, что ледниковый щит Лаврентиды имел положительный баланс поверхностной массы на протяжении почти всего периода его дегляциации, что указывает на то, что потеря массы во время его дегляциации была более чем вероятной из-за динамического разгрузки. Лишь в раннем голоцене баланс поверхностной массы стал отрицательным. Это изменение отрицательного баланса поверхностной массы позволило предположить, что абляция поверхности стала движущей силой, которая привела к потере массы льда в ледниковом щите Лаврентиды. Таким образом, делается вывод, что ледниковый щит Лаврентиды начал проявлять поведение и закономерности дегляциации только после того, как радиационное воздействие и летние температуры начали повышаться в начале голоцена. [22]
Результат таяния ледникового щита Лаврентиды.
[ редактировать ]Когда ледниковый щит Лаврентиды прошел процесс дегляциации, он создал множество новых форм рельефа и оказал различное воздействие на землю. Прежде всего, поскольку тают огромные ледники, образуется большой объем талой воды. Объемы талой воды создали множество особенностей, в том числе прогляциальные пресноводные озера, которые могут быть значительными. Мало того, что талая вода образовала озера, были также штормы, которые проносились над пресной водой внутри страны. Эти штормы создали волны, достаточно сильные, чтобы разрушить ледяные берега. Как только ледяные скалы обнажились из-за повышения уровня моря и эрозии, вызванной волнами, айсберги раскололись и откололись (откололись). Стали преобладать большие озера, но также и меньшие, более мелкие и относительно недолговечные озера. Это появление и исчезновение небольших мелких озер во многом повлияло на рост, распространение и разнообразие растений, которые мы видим сегодня. Озера служили барьером для миграции растений, но когда эти озера высыхали, растения могли очень эффективно мигрировать и распространяться. [23]
Последняя дегляциация
[ редактировать ]
Период между концом последнего ледникового максимума и ранним голоценом (около 19–11 тысяч лет назад) показывает изменения в концентрации парниковых газов и атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (AMOC), когда уровень моря поднялся на 80 метров. [4] Кроме того, последняя дегляциация отмечена тремя резкими выбросами CO 2 , [24] а записи извержений вулканов показывают, что субаэральный вулканизм увеличился во всем мире в два-шесть раз по сравнению с фоновым уровнем между 12 и 7 тыс. лет назад. [25]
Примерно между 19 тыс. лет, концом последнего ледникового максимума (или LGM), и 11 тыс. лет, то есть ранним голоценом, климатическая система претерпела радикальную трансформацию. Большая часть этих изменений происходила с поразительной скоростью, поскольку Земля переживала конец последнего ледникового периода. Изменения инсоляции были основной причиной этого резкого глобального изменения климата, поскольку оно было связано с рядом других глобальных изменений, от изменения ледниковых щитов до колебаний концентрации парниковых газов и многих других обратных связей, которые привели к различным реакциям. как на глобальном, так и на региональном уровне. Изменились не только ледниковые покровы и парниковые газы, но, помимо этого, произошло внезапное изменение климата и множество случаев быстрого и значительного повышения уровня моря. Таяние ледниковых щитов вместе с повышением уровня моря произошло только после 11 тыс. лет назад. Тем не менее, земной шар достиг нынешнего межледникового периода, когда климат сравнительно постоянен и стабилен, а концентрации парниковых газов близки к доиндустриальным уровням. Все эти данные доступны благодаря исследованиям и информации, полученной из косвенных записей, как с суши, так и из океана, которые иллюстрируют общие глобальные закономерности изменений климата в период дегляциации. [4]
Во время последнего ледникового максимума (LGM) наблюдалась очевидная низкая концентрация углекислого газа (CO 2 ) в атмосфере, что, как полагали, было результатом большего содержания углерода в глубоких слоях океана в результате процесса стратификации в Южном океане. . Эти глубокие воды Южного океана содержали наименьшее количество δ13C, что, следовательно, привело к тому, что во время LGM они были местом с наибольшей плотностью и наибольшим содержанием соли. Выброс такого секвестрированного углерода, возможно, был прямым результатом глубокого опрокидывания Южного океана, вызванного усилением ветрового апвеллинга и отступления морского льда, которые напрямую связаны с потеплением Антарктики, а также совпали с холодными явлениями. , Старейший и Младший Дриас, на севере. [4]
На протяжении всего LGM в Северной Америке восток был заселен холодоустойчивыми хвойными лесами, в то время как на юго-востоке и северо-западе Соединенных Штатов сохранились открытые леса в местах, где сегодня есть закрытые леса, что предполагает, что во время LGM температуры были ниже, а общие условия были намного суше, чем те, которые мы наблюдаем сегодня. Есть также признаки того, что юго-запад Соединенных Штатов во время LGM был намного более влажным по сравнению с сегодняшним днем, поскольку там был открытый лес, где сегодня мы видим пустыню и степь. В Соединенных Штатах общие изменения растительности подразумевают общее падение температуры (минимум на 5 °C), смещение траектории западных штормов на юг и очень крутой широтный градиент температуры. [4]
Формы рельефа
[ редактировать ]Некоторые формы рельефа, видимые сегодня, характеризуются мощными эрозионными силами, действовавшими во время или сразу после дегляциации. Распространение таких форм рельефа помогает лучше понять динамику ледников и геологические периоды прошлого. Изучение обнаженных форм рельефа также может помочь лучше понять настоящее и ближайшее будущее, поскольку ледники по всему миру отступают в нынешний период изменения климата. [26] В целом ландшафты, недавно дегляциализированные, по своей природе нестабильны и будут стремиться к равновесию. [27]
Выборка обычных форм рельефа, вызванных дегляциацией или последовательными геоморфическими процессами после воздействия дегляциации:
- Морена
- Спасибо
- Чайник
- Мясо
- Драмлин
- Термокарст
- Туннельная долина
- Прогляциальные озера
- Подледный канал
См. также
[ редактировать ]
- Криосейсмия
- МГЭИК - Межправительственная группа экспертов по изменению климата
- Специальный доклад о глобальном потеплении на 1,5 °C - публикация МГЭИК
- Хронология оледенения
- Четвертичное оледенение
- Позднеледниковый максимум
- Последний ледниковый период
- Антарктическое похолодание
- Ледниковый неустойчивый
- То - ледниковый
- Голоценовое ледниковое отступление
Ссылки
[ редактировать ]- ^ МГЭИК ДО5 (2013 г.). «Изменение климата, 2013 г.: Основы физических наук – Приложение III: Глоссарий» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 мая 2016 г. Проверено 15 мая 2015 г.
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Международная ассоциация криосферных наук (2011). «Глоссарий баланса массы ледников и связанных с ним терминов» . Цифровая библиотека ЮНЕСКО . Проверено 08 февраля 2021 г.
- ^ МГЭИК (2007). «Что показывают последний ледниковый максимум и последняя дегляциация?» . Архивировано из оригинала 25 апреля 2015 г. Проверено 14 мая 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Кларк; и др. (2011). «Эволюция глобального климата во время последней дегляциации» . ПНАС . 109 (19): Е1134–Е1142. дои : 10.1073/pnas.1116619109 . ПМК 3358890 . ПМИД 22331892 .
- ^ «Ледники и изменение климата» . НСИДК . Национальный центр данных по снегу и льду. 2017 . Проверено 1 июня 2017 г.
- ^ Хименес-Санчес, М.; и др. (2013). «Обзор ледниковой геоморфологии и хронологии на севере Испании: время и региональная изменчивость во время последнего ледникового цикла». Геоморфология . 196 : 50–64. Бибкод : 2013Geomo.196...50J . дои : 10.1016/j.geomorph.2012.06.009 . hdl : 10261/82429 .
- ^ Бентли МДж (2009 г.). «Антарктические палеохроники и их роль в улучшении прогнозов будущего изменения антарктического ледникового покрова» (PDF) . Журнал четвертичной науки . 25 (1): 5–18. дои : 10.1002/jqs.1287 . S2CID 130012058 .
- ^ Карлсон А.Е., Кларк П.У. (2012). «Источники ледникового покрова повышения уровня моря и сброса пресной воды во время последней дегляциации». Обзоры геофизики . 50 (4): 4. Бибкод : 2012RvGeo..50.4007C . дои : 10.1029/2011RG000371 . S2CID 130770580 .
- ^ Jump up to: а б Ханна Э.; и др. (2013). «Баланс массы ледникового покрова и изменение климата» (PDF) . Природа . 498 (7452): 51–59. Бибкод : 2013Natur.498...51H . дои : 10.1038/nature12238 . ПМИД 23739423 . S2CID 205234225 .
- ^ Странео Ф., Хельмбах П. (2013). «Потепление в Северной Атлантике и отступление выводных ледников Гренландии». Природа . 504 (7478): 36–43. Бибкод : 2013Natur.504...36S . дои : 10.1038/nature12854 . ПМИД 24305146 . S2CID 205236826 .
- ^ Маркус Дизер; Эрик Л. Дж. Брёмсен; Карен Кэмерон; Гэри М. Кинг; Аманда Ачбергер; Кайла Чокетт; Биргит Хагедорн; Рон Слеттен; Карен Юнге и Брент С. Кристнер (2014). «Молекулярные и биогеохимические доказательства круговорота метана под западной окраиной Гренландского ледникового щита» . Журнал ISME . 8 (11): 2305–2316. Бибкод : 2014ISMEJ...8.2305D . дои : 10.1038/ismej.2014.59 . ПМК 4992074 . ПМИД 24739624 .
- ^ Алексей Портнов; Сунил Вадаккепулиямбатта; Юрген Минерт и Алан Хаббард (2016). «Хранение и выбросы метана в Арктике из-за ледникового покрова» . Природные коммуникации . 7 : 10314. Бибкод : 2016NatCo...710314P . дои : 10.1038/ncomms10314 . ПМЦ 4729839 . ПМИД 26739497 .
- ^ Льюис С.Л., Маслин М.А. (2015). «Определение антропоцена». Природа . 519 (7542): 171–180. Бибкод : 2015Natur.519..171L . дои : 10.1038/nature14258 . ПМИД 25762280 . S2CID 205242896 .
- ^ Jump up to: а б Сигман Д.М., Хайн М.П., Хауг Г.Х. (2010). «Полярный океан и ледниковые циклы концентрации CO 2 в атмосфере ». Природа . 466 (7302): 47–55. Бибкод : 2010Natur.466...47S . дои : 10.1038/nature09149 . ПМИД 20596012 . S2CID 4424883 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Арнадоттир Т.; и др. (2008). «Отскок ледников и распространение плит: результаты первых общенациональных GPS-наблюдений в Исландии» . Международный геофизический журнал . 177 (2): 691–716. дои : 10.1111/j.1365-246X.2008.04059.x .
- ^ Хайберс П., Ленгмюр К. (2009). «Обратная связь между дегляциацией, вулканизмом и атмосферным CO 2 » . Письма о Земле и планетологии . 286 (3–4): 479–491. Бибкод : 2009E&PSL.286..479H . дои : 10.1016/j.epsl.2009.07.014 . S2CID 6331641 .
- ^ Синтон Дж., Грёнволд К., Сэмундссон К. (2005). «Постледниковая история извержений Западной вулканической зоны, Исландия» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 6 (12): н/д. Бибкод : 2005GGG.....612009S . дои : 10.1029/2005GC001021 . S2CID 85510535 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Аллен К.С., Пайк Дж., Падси СиДжей (2011). «Последний ледниково-межледниковый покров морского льда на юго-западе Атлантики и его потенциальная роль в глобальном дегляциации». Четвертичные научные обзоры . 30 (19–20): 2446–2458. Бибкод : 2011QSRv...30.2446A . doi : 10.1016/j.quascirev.2011.04.002 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Элли РБ, Кларк П.У. (1999). «ДЕГЛЯЦИАЦИЯ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ: Глобальная перспектива». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 27 : 149–182. Бибкод : 1999AREPS..27..149A . дои : 10.1146/annurev.earth.27.1.149 . S2CID 10404755 .
- ^ Мейсиньяк Б.; Казенав А. (2012). «Уровень моря: обзор современных и недавних изменений и изменчивости». Журнал геодинамики . 58 : 96–109. Бибкод : 2012JGeo...58...96M . дои : 10.1016/j.jog.2012.03.005 .
- ^ Дайк, А.С.; Мур, А.; Робертсон, Л. (2003). Дегляциация Северной Америки . Геологическая служба Канады, открытый файл 1574. doi : 10.4095/214399 .
- ^ Ульман; и др. (2015). «Нестабильность ледникового покрова Лаурентиды во время последней дегляциации». Природа Геонауки . 8 (7): 534–537. Бибкод : 2015NatGe...8..534U . дои : 10.1038/ngeo2463 .
- ^ Пиелоу, ЕС (1991). После ледникового периода . Чикаго: Издательство Чикагского университета. п. 25. ISBN 978-0226668123 .
- ^ «Новое исследование показывает три резких выброса CO2 во время последней дегляциации» . Государственный университет Орегона. 29 октября 2014 г.
- ^ Питер Хайберс; Чарльз Ленгмюр (2009). «Обратная связь между дегляциацией, вулканизмом и атмосферным CO2» (PDF) . Письма о Земле и планетологии . 286 (3–4): 479–491. Бибкод : 2009E&PSL.286..479H . дои : 10.1016/j.epsl.2009.07.014 . S2CID 6331641 .
- ^ Коуи Н.М., Мур Р.Д., Хасан М.А. (2013). «Влияние отступления ледников на прогляциальные ручьи и прибрежные зоны на побережье и в горах Северного Каскада». Процессы на поверхности Земли и формы рельефа . 29 (3): 351–365. дои : 10.1002/особенно 3453 . S2CID 128455778 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Баллантайн К.К. (2002). «Парагляциальная геоморфология». Четвертичные научные обзоры . 21 (18–19): 1935–2017. Бибкод : 2002QSRv...21.1935B . дои : 10.1016/S0277-3791(02)00005-7 .