Zdarzenie Heinricha

Wydarzenie H1 Heinrich miało miejsce w plejstocenie , około 16 000 lat temu. Ewolucja temperatury w okresie polodowcowym od ostatniego zlodowacenia na podstawie rdzeni lodowych Grenlandii .
Chronologia wydarzeń klimatycznych ważnych dla ostatniego zlodowacenia (ok. ostatnich 120 000 lat) zarejestrowanych w polarnych rdzeniach lodowych oraz przybliżona względna pozycja wydarzeń Heinricha, początkowo zarejestrowanych w rdzeniach osadów morskich z północnego Atlantyku. Linia jasnofioletowa: δ 18 O z rdzenia lodowego NGRIP (Grenlandia), permil (członkowie NGRIP, 2004). Pomarańczowe kropki: rekonstrukcja temperatury dla miejsca wiercenia NGRIP (Kindler et al ., 2014). Linia ciemnofioletowa: δ 18 O z rdzenia lodowego EDML (Antarktyda), permil (członkowie społeczności EPICA, 2006). Szare obszary: główne wydarzenia Heinricha, głównie pochodzenia Laurentide (H1, H2, H4, H5). Szary właz: główne wydarzenia Heinricha, głównie pochodzenia europejskiego (H3, H6). Jasnoszara kreska i numery od C-14 do C-25: mniejsze warstwy IRD zarejestrowane w rdzeniach osadów morskich północnego Atlantyku (Chapman i in ., 1999). HS-1 do HS-10: Heinrich Stadial (HS, Heinrich, 1988; Rasmussen i in ., 2003; Rashid i in ., 2003). GS-2 do GS-24: Greenland Stadial (GS, Rasmussen i in ., 2014). AIM-1 do AIM-24: Antarctic Isotope Maximum (AIM, członkowie społeczności EPICA, 2006). Zapisy rdzeni lodowych Antarktydy i Grenlandii przedstawiono w ich wspólnej skali czasowej AICC2012 (Bazin i in ., 2013; Veres i in ., 2013).

Zdarzenie Heinricha to naturalne zjawisko, w którym duże grupy gór lodowych odrywają się od pokrywy lodowej Laurentide i przechodzą przez Cieśninę Hudsona do Północnego Atlantyku. Po raz pierwszy opisane przez geologa morskiego Hartmuta Heinricha , wystąpiły podczas pięciu z ostatnich siedmiu okresów lodowcowych w ciągu ostatnich 640 000 lat. Wydarzenia Heinricha są szczególnie dobrze udokumentowane w ostatnim okresie zlodowacenia , ale wyraźnie nieobecne w przedostatnim zlodowaceniu . Góry lodowe zawierały masy skalne, które zostały zerodowane przez lodowce, a gdy topniały, materiał ten opadał na dno morskie jako szczątki spławiane przez tratwę lodową (w skrócie „IRD”), tworząc osady zwane warstwami Heinricha .

Topnienie gór lodowych spowodowało dodanie ogromnych ilości świeżej wody do północnego Atlantyku. Takie napływy zimnej i słodkiej wody mogły równie dobrze zmienić sterowane gęstością, termohalinowe wzorce cyrkulacji oceanu i często pokrywają się ze wskazaniami globalnych wahań klimatycznych.

Zaproponowano różne mechanizmy wyjaśniające przyczynę wydarzeń Heinricha, z których większość implikuje niestabilność masywnej pokrywy lodowej Laurentide , kontynentalnej pokrywy lodowej pokrywającej większość północno-wschodniej Ameryki Północnej podczas ostatniego zlodowacenia. Potencjalnie zaangażowane były również inne pokrywy lodowe półkuli północnej, takie jak ( Fennoskandyna i Islandia / Grenlandia ). Jednak początkowa przyczyna tej niestabilności jest nadal przedmiotem dyskusji.

Opis

Ścisła definicja zdarzeń Heinricha to zdarzenie klimatyczne powodujące warstwę IRD obserwowaną w rdzeniach osadów morskich z północnego Atlantyku: masowe zawalenie się szelfów lodowych na półkuli północnej i wynikające z tego uwolnienie ogromnej ilości gór lodowych. W związku z tym nazwa „wydarzenie Heinricha” może również odnosić się do powiązanych anomalii klimatycznych zarejestrowanych w innych miejscach na całym świecie, mniej więcej w tych samych okresach. Wydarzenia są szybkie: trwają prawdopodobnie krócej niż tysiąclecie, czas trwania waha się od jednego wydarzenia do drugiego, a ich nagłe początek może nastąpić w ciągu zaledwie kilku lat. Wydarzenia Heinricha są wyraźnie obserwowane w wielu rdzeniach osadów morskich północnego Atlantyku obejmujących ostatni okres zlodowacenia; niższa rozdzielczość zapisu sedymentacyjnego przed tym punktem utrudnia wydedukowanie, czy miały one miejsce w innych okresach lodowcowych w historii Ziemi. Niektórzy badacze identyfikują młodszego dryasu jako zdarzenie Heinricha, co oznaczałoby, że jest to zdarzenie H0 ( tabela po prawej ).

Wydarzenie Wiek, Kyr
Hemming (2004), skalibrowany Bond i Lotti (1995) Vidal i in . (1999)
H0 ~12
H1 16,8 [ potrzebne lepsze źródło ] 14
H2 24 23 22
H3 ~31 29
H4 38 37 35
H5 45 45
H6 ~60
H1,2 są datowane metodą radiowęglową ; H3-6 według korelacji z GISP 2.

Wydarzenia Heinricha wydają się być związane z niektórymi, ale nie wszystkimi, zimnymi okresami poprzedzającymi gwałtowne ocieplenie, znane jako zdarzenia Dansgaard-Oeschger (DO), które najlepiej rejestruje się w rdzeniu lodowym NGRIP Grenlandii. Jednak trudności w synchronizacji rdzeni osadów morskich i rdzeni lodowych Grenlandii w tej samej skali czasowej wzbudziły wątpliwości co do dokładności tego stwierdzenia.

Potencjalny klimatyczny odcisk palca wydarzeń Heinricha

Oryginalne obserwacje Heinricha dotyczyły sześciu warstw w rdzeniach osadów oceanicznych z niezwykle wysokimi proporcjami skał pochodzenia kontynentalnego, „ fragmentów litu ”, w 180 μm do 3 mm ( 1 / 8 w) zakresie wielkości. Większe frakcje nie mogą być transportowane przez prądy oceaniczne i dlatego są interpretowane jako przenoszone przez góry lodowe lub lód morski, który odłamał lodowce lub szelfy lodowe i zrzucił szczątki na dno morskie, gdy góry lodowe topniały. Analizy geochemiczne IRD mogą dostarczyć informacji o pochodzeniu tych szczątków: głównie duża pokrywa lodowa Laurentide pokrywająca wówczas Amerykę Północną w przypadku zdarzeń Heinricha 1, 2, 4 i 5, a przeciwnie, europejskie pokrywy lodowe w przypadku mniejszych zdarzeń 3 i 6. Sygnatura zdarzeń w rdzeniach osadów różni się znacznie w zależności od odległości od regionu źródłowego. W przypadku wydarzeń pochodzenia Laurentide istnieje pas IRD na około 50 ° N, znany jako pas Ruddimana, rozciągający się na około 3000 km (1865 mil) od źródła w Ameryce Północnej w kierunku Europy i przerzedzenie o rząd wielkości od Morza Labradorskiego do europejskiego końca obecnego szlaku gór lodowych (Grousset i in ., 1993). Podczas wydarzeń Heinricha do oceanu wpływają ogromne ilości świeżej wody. W przypadku zdarzenia 4 Heinricha, w oparciu o badanie modelowe odtwarzające anomalię izotopową oceanicznego tlenu 18, przepływ słodkiej wody oszacowano na 0,29 ± 0,05 Sverdrup przy czasie trwania 250 ± 150 lat, co odpowiada objętości słodkiej wody wynoszącej około 2,3 miliona kilometrów sześciennych (0,55 miliona mil sześciennych) lub wzrost poziomu morza o 2 ± 1 m (6 stóp 7 cali ± 3 stopy 3 cale).

Kilka wskaźników geologicznych zmienia się w przybliżeniu w czasie z tymi wydarzeniami Heinricha, ale trudności w precyzyjnym datowaniu i korelacji utrudniają stwierdzenie, czy wskaźniki poprzedzają, czy opóźniają wydarzenia Heinricha, lub w niektórych przypadkach, czy w ogóle są ze sobą powiązane. Wydarzenia Heinricha są często naznaczone następującymi zmianami:

Oprócz wskazania produktywności oceanicznej testy otwornic dostarczają również cennych danych izotopowych

Globalny zasięg tych zapisów ilustruje dramatyczny wpływ wydarzeń Heinricha.

Niezwykłe wydarzenia Heinricha

Proporcja lityczna osadów zdeponowanych podczas H3 i H6 jest znacznie niższa niż w innych zdarzeniach Heinricha

H3 i H6 nie mają tak przekonującego zestawu objawów zdarzeń Heinricha, jak zdarzenia H1, H2, H4 i H5, co skłoniło niektórych badaczy do zasugerowania, że ​​nie są to prawdziwe zdarzenia Heinricha. To sprawiłoby, że sugestia Gerarda C. Bonda , że ​​wydarzenia Heinricha mieszczą się w 7000-letnim cyklu („ wydarzenia Bonda ”), byłaby podejrzana.

Kilka linii dowodów sugeruje, że H3 i H6 różniły się w jakiś sposób od innych wydarzeń.

  • Piki litowe: znacznie mniejszy udział litów (3000 vs. 6000 ziaren na gram) obserwuje się w H3 i H6, co oznacza, że ​​rola kontynentów w dostarczaniu osadów do oceanów była stosunkowo mniejsza.
  • Rozpuszczanie otworków: Testy otwornic wydają się być bardziej erodowane podczas H3 i H6 (Gwiazda i in. , 1996). Może to wskazywać na napływ bogatych w składniki odżywcze, a więc żrących wód dennych Antarktydy poprzez rekonfigurację wzorców cyrkulacji oceanicznej.
  • Pochodzenie lodowe: Góry lodowe w H1, H2, H4 i H5 są stosunkowo bogate w paleozoiczny „detrytyczny węglan” pochodzący z regionu Cieśniny Hudsona ; podczas gdy góry lodowe H3 i H6 zawierały mniej tego charakterystycznego materiału
  • Rozmieszczenie szczątków spławionych na tratwach lodowych: osady transportowane przez lód nie sięgają tak daleko na wschód podczas H3/6. Stąd niektórzy badacze zostali skłonni zasugerować europejskie pochodzenie przynajmniej niektórych klastów H3/6: Ameryka i Europa pierwotnie sąsiadowały ze sobą; stąd skały na każdym kontynencie są trudne do rozróżnienia, a źródło jest otwarte na interpretację.

Powoduje

Stosunek wapnia do strontu w rdzeniu wiertniczym z północnego Atlantyku (niebieski; Hodell i in., 2008) w porównaniu z petrologicznymi zliczeniami „węglanu detrytycznego” (Bond i in., 1999; Obrochta i in., 2012; Obrochta i in. , 2014), charakterystyczny mineralogicznie składnik IRD pochodzącego z Cieśniny Hudsona. Cieniowanie wskazuje na zlodowacenia („epoki lodowcowe”).

Podobnie jak w przypadku wielu problemów związanych z klimatem, system jest zbyt złożony, aby można go było z całą pewnością przypisać jednej przyczynie. [ opinia ] Istnieje kilka możliwych czynników, które można podzielić na dwie kategorie.

Wymuszenia wewnętrzne - model „objadania się”.

Model ten sugeruje, że czynniki wewnętrzne pokryw lodowych powodują okresowe rozpady głównych objętości lodu, odpowiedzialne za zdarzenia Heinricha.

Stopniowe gromadzenie się lodu na pokrywie lodowej Laurentide doprowadziło do stopniowego wzrostu jej masy, jako „fazy objadania się”. Gdy pokrywa osiągnęła masę krytyczną, miękki, nieskonsolidowany osad subglacjalny utworzył „śliski smar”, po którym pokrywa lodowa ślizgała się w „fazie oczyszczania”, trwającej około 750 lat. Pierwotny model sugerował, że geotermalne spowodowało topnienie osadów subglacjalnych, gdy objętość lodu była wystarczająco duża, aby zapobiec ucieczce ciepła do atmosfery.

Matematyka systemu jest zgodna z okresowością 7000 lat, podobną do obserwowanej, jeśli H3 i H6 są rzeczywiście zdarzeniami Heinricha. Jeśli jednak H3 i H6 nie są zdarzeniami Heinricha, model Binge-Purge traci wiarygodność, ponieważ przewidywana okresowość jest kluczem do jego założeń. Może się to również wydawać podejrzane, ponieważ podobnych zdarzeń nie obserwuje się w innych epokach lodowcowych, chociaż może to wynikać z braku osadów o wysokiej rozdzielczości. Ponadto model przewiduje, że zmniejszony rozmiar pokryw lodowych w plejstocenie powinien zmniejszyć rozmiar, wpływ i częstotliwość zdarzeń Heinricha, czego nie odzwierciedlają dowody.

Wymuszenia zewnętrzne

Kilka czynników zewnętrznych w stosunku do pokryw lodowych może powodować zdarzenia Heinricha, ale takie czynniki musiałyby być duże, aby przezwyciężyć tłumienie spowodowane ogromnymi ilościami lodu.

Gerard Bond sugeruje, że zmiany strumienia energii słonecznej w skali 1500 lat mogą być skorelowane z cyklami Dansgaarda-Oeschgera, a z kolei wydarzeniami Heinricha; jednak niewielka wielkość zmiany energii sprawia, że ​​jest mało prawdopodobne, aby taki czynnik egzoziemski miał wymagane duże skutki, przynajmniej bez ogromnego pozytywnego sprzężenia zwrotnego procesów zachodzących w systemie Ziemi. Jednak zamiast samego ocieplenia topniejącego lód, możliwe jest, że zmiana poziomu morza związana z ociepleniem zdestabilizowała szelfy lodowe. Podniesienie się poziomu mórz może spowodować korozję dna pokrywy lodowej, podcinając ją; kiedy jedna pokrywa lodowa zawiodła i podniosła się, uwolniony lód jeszcze bardziej podniósłby poziom mórz i jeszcze bardziej zdestabilizował inne pokrywy lodowe. Na korzyść tej teorii przemawia niejednoczesność rozpadu pokrywy lodowej w H1, H2, H4 i H5, gdzie rozpad Europy poprzedzał topnienie Europy nawet o 1500 lat.

Współczesna cyrkulacja oceaniczna . Prąd Zatokowy , daleko po lewej stronie, może zostać przekierowany podczas wydarzeń Heinricha.

Model Atlantic Heat Piracy sugeruje, że zmiany w cyrkulacji oceanicznej powodują, że oceany na jednej półkuli stają się cieplejsze kosztem drugiej. Obecnie Prąd Zatokowy kieruje ciepłe, równikowe wody w kierunku północnych mórz nordyckich. Dodanie słodkiej wody do północnych oceanów może zmniejszyć siłę Prądu Zatokowego i zamiast tego umożliwić rozwój prądu południowego. Spowodowałoby to ochłodzenie półkuli północnej i ocieplenie południowej, powodując zmiany w gromadzeniu się lodu i szybkości topnienia oraz prawdopodobnie powodując zniszczenie szelfu i zdarzenia Heinricha.

Dwubiegunowy model Rohlinga z 2004 roku sugeruje, że wzrost poziomu mórz podniósł pływające szelfy lodowe, powodując ich destabilizację i zniszczenie. Bez pływającego szelfu lodowego, który by je wspierał, kontynentalne pokrywy lodowe wypływałyby w kierunku oceanów i rozpadały się na góry lodowe i lód morski.

Dodatek słodkiej wody został powiązany z połączonym modelowaniem klimatu oceanu i atmosfery, pokazując, że zarówno zdarzenia Heinricha, jak i Dansgaarda-Oeschgera mogą wykazywać zachowanie histerezy . Oznacza to, że stosunkowo niewielkie zmiany w ładowaniu słodkiej wody do mórz nordyckich, takie jak wzrost o 0,15 Sv lub spadek o 0,03 Sv, wystarczyłyby, aby spowodować głębokie zmiany w globalnej cyrkulacji. Wyniki pokazują, że zdarzenie Heinricha nie powoduje ochłodzenia wokół Grenlandii , ale dalej na południe, głównie w subtropikalnym Atlantyku, co potwierdza większość dostępnych paleoklimatyczne . Pomysł ten został połączony z wydarzeniami DO przez Maslina i in . (2001). Zasugerowali, że każda pokrywa lodowa ma swoje własne warunki stabilności, ale podczas topnienia napływ słodkiej wody wystarczył do zmiany konfiguracji prądów oceanicznych i spowodowania topnienia w innych miejscach. Mówiąc dokładniej, zdarzenia zimne DO i związany z nimi napływ wód roztopowych zmniejszają siłę prądu głębokiej wody północnoatlantyckiej (NADW), osłabiając cyrkulację na półkuli północnej, a tym samym powodując zwiększony transfer ciepła w kierunku biegunów na półkuli południowej. Ta cieplejsza woda powoduje topnienie lodu antarktycznego, zmniejszając w ten sposób stratyfikację gęstości i siłę prądu Antarktycznej Wody Dna (AABW). Pozwala to NADW powrócić do swojej poprzedniej siły, napędzając topnienie półkuli północnej i kolejne zimne wydarzenie DO. Ostatecznie akumulacja topnienia osiąga próg, przy którym podnosi się poziom morza na tyle, aby podciąć pokrywę lodową Laurentide, powodując w ten sposób zdarzenie Heinricha i resetując cykl.

Hunt i Malin (1998) zasugerowali, że wydarzenia Heinricha są spowodowane trzęsieniami ziemi wywołanymi w pobliżu krawędzi lodu w wyniku szybkiego deglacjacji.

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Heinrich_event&oldid=1139138592 ”