Палеогидрология
Палеогидрология , или палеогидрология , — это научное исследование движения, распределения и качества воды на Земле в предыдущие периоды ее истории. Эта дисциплина использует косвенные данные, чтобы сделать выводы об изменениях скорости отложений, существовании наводнений, изменениях уровня моря, изменениях уровня грунтовых вод и эрозии горных пород. Речь идет также об изменениях во флоре и фауне, произошедших в предыдущие периоды из-за изменений в гидрологии . [2]
Фон
[ редактировать ]Прошлые гидрологические изменения на нашей планете оказали огромное влияние на окружающую среду. На протяжении большей части геологического времени долгосрочный средний уровень моря был выше, чем сегодня. Только на границе перми и триаса около 250 миллионов лет назад многолетний средний уровень моря был ниже, чем сегодня. Долгосрочные изменения среднего уровня моря являются результатом изменений в океанической коре , причем тенденция к снижению, как ожидается, сохранится в очень долгосрочной перспективе. [3] Двадцать тысяч лет назад уровень моря был на 120 м (394 фута) ниже, чем сейчас, и огромное количество воды было заключено в виде льда; в северном полушарии льда было в двадцать раз больше, чем современный объем. [4]
Климат Сахары , например, претерпел огромные изменения между влажным и сухим климатом за последние несколько сотен тысяч лет, что, как полагают, вызвано долгосрочными изменениями в североафриканском климатическом цикле , которые меняют путь североафриканского муссона . [5] Палеогидрологические исследования отложений в бассейне Фацзан в Ливии показывают, что когда-то там преобладали влажные условия, способные создать озеро площадью поверхности около 76 250 км 2 . 2 (29 400 квадратных миль). [6] До резкого опустынивания Северной Африки около пяти тысяч лет назад Сахара была домом для людей эпохи неолита и содержала зеленую растительность и разнообразную дикую природу . [7]
Методы
[ редактировать ]Палеогидрологическое исследование обычно начинается в полевых условиях с наблюдений, измерений и сбора проб; он продолжает анализировать образцы в лаборатории, записывать данные, сопоставлять их, моделировать системы, анализировать временные системы и, в конечном итоге, делать выводы. Важным шагом является датировка материала. Методы здесь включают использование радиоактивных изотопов с учетом геологического развития местности, наличия или отсутствия определенных организмов и идентификацию ископаемой пыльцы . Палеогидрология использует косвенные методы, позволяющие судить о климатических условиях того времени. [4]
Палеогидрология использует методы, включающие использование прямых и косвенных климатических данных; их можно использовать для оценки изменчивости гидрологического цикла. [8] Прямые данные включают измеренную и историческую информацию, включая записи о стоке, наводнениях и засухах. В некоторых регионах, таких как Египет и Китай, прямые данные могут охватывать тысячи лет, предлагая богатую историческую перспективу, тогда как в глобальном масштабе они обычно охватывают около двух столетий. [8] В дополнение к прямым данным, косвенные данные, часто называемые прокси-данными, служат для расширения понимания климата и гидрологии. Например, анализ годичных колец позволяет восстановить прошлые характеристики осадков и температуры, а керны глубоководных отложений способствуют прогнозированию долгосрочных глобальных температур. Косвенные данные играют важную роль в предоставлении доказательств доисторических наводнений, их следы обычно сохраняются в седиментологических отложениях в руслах рек и ботанических свидетельствах. Эти совокупные данные имеют решающее значение для прогнозирования частоты и масштабов наводнений и засух в конкретных географических районах. [8]
Приложения
[ редактировать ]Методики, изложенные в разделе «Методы», облегчают определение случаев наводнений, их масштабов и возраста. С помощью этих методов данные о палеопаводках можно расширить на тысячи лет, что повышает точность кривых частоты наводнений. [8] Эта расширенная историческая перспектива имеет неоценимое значение для современного анализа частоты наводнений, значительно увеличивая эффективную длину записей. Включение исторических данных о наводнениях расширяет возможности анализа, предлагая более полное понимание динамики и закономерностей, связанных с наводнениями. [8]
Палеогидрологические данные служат ценным инструментом в раскрытии климатической изменчивости прошлого. Свидетельства климатических изменений можно увидеть в отложениях озер и океанов, а также в балансе массы ледников. За последние 10 000 лет климат претерпел значительные колебания, влияющие на наводнения, засухи и гидрологический режим. [8] Понимание этой исторической изменчивости климата имеет решающее значение для прогнозирования будущих изменений климата. Возьмем, к примеру, реку Колорадо, жизненно важный источник пресной воды на юго-западе Соединенных Штатов. Анализируя данные о прошлых засухах, становится очевидным, что недавняя изменчивость климата потенциально может сократить речной сток на 35 процентов. [8] Эти знания необходимы для обоснованного планирования будущего, обеспечения доступности воды для населения, которое от нее зависит.
Гидрологические колебания связаны с вызывающими их факторами, а палеогидрологические данные могут использоваться для проверки климатических моделей. В орбитальной шкале времени палеогидрологические данные отражают изменения орбиты Земли и цикл ледниковых периодов и межледниковий. Например, колебания уровня воды в озере Лисан коррелируют с данными, показывающими колебания температуры, собранными из образцов кернов полярного льда. В более коротком временном масштабе незначительные климатические изменения могут иметь серьезные гидрологические последствия, как, например, когда избыточная дождевая вода, попадающая в Северную Атлантику, была связана с серьезной засухой в восточном Средиземноморье. Малый ледниковый период в северной Европе был связан с засухой в Восточной Африке, проливными дождями в африканских озерах и устойчивыми условиями Эль-Ниньо – Южного колебания в Тихом океане. [4]
Другое применение – количественная оценка эрозии, вызванной реками в различных климатологических условиях. Повышенная скорость эрозии после вырубки лесов и загрязнение в результате деятельности римлян по добыче свинца проявляются в озерных отложениях. [4]
См. также
[ редактировать ]- Палеоклиматология - Изучение изменений древнего климата.
- Палеоэкология - исследование взаимодействий между организмами и окружающей их средой в геологических временных масштабах.
- Палеогеография - Изучение физической географии ландшафтов прошлого.
- Палеоокеанография - Изучение океанов в геологическом прошлом.
- Палеонтология – изучение жизни до эпохи голоцена. Изучение древней жизни, часто с использованием окаменелостей и пыльцы ( палинология ).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Халлам и др. (1983) и «Exxon», составленное из нескольких реконструкций, опубликованных корпорацией Exxon (Haq et al. 1987, Ross & Ross 1987, Ross & Ross 1988). Обе кривые приведены к геологическому масштабу ICS 2004 года.
- ^ «Палеогидрология» . Британская энциклопедия . Проверено 31 июля 2019 г.
- ^ Мюллер, Р. Дитмар; и др. (07 марта 2008 г.). «Долгосрочные колебания уровня моря, вызванные динамикой океанского бассейна». Наука . 319 (5868): 1357–1362. Бибкод : 2008Sci...319.1357M . дои : 10.1126/science.1151540 . ПМИД 18323446 . S2CID 23334128 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Горниц, Вивьен (2008). Энциклопедия палеоклиматологии и древней окружающей среды . Springer Science & Business Media. стр. 733–738. ISBN 978-1-4020-4551-6 .
- ^ Кевин Уайт; Дэвид Дж. Мэттингли (2006). «Древние озера Сахары». 94 (1). Американский ученый: 58–65.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Армитидж, SJ; Дрейк, Северная Каролина; Стоукс, С.; Эль-Хават, А.; Салем, MJ; Уайт, К.; Тернер, П.; Макларен, SJ (2007). «Множественные фазы влажности Северной Африки, зафиксированные в озерных отложениях бассейна Фацзан, Ливийская Сахара». Четвертичная геохронология . 2 (1–4): 181–186. Бибкод : 2007QuGeo...2..181A . дои : 10.1016/j.quageo.2006.05.019 .
- ^ Американский геофизический союз (12 июля 1999 г.). «Резкое опустынивание Сахары началось с изменений на земной орбите и ускорилось под воздействием атмосферы и растительности» . Новости науки . Проверено 31 июля 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Джарретт, Роберт Д. «Палеогидрология и ее значение для анализа наводнений и засух». Национальное резюме по водным ресурсам 1988–89 : 105–117.