Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Информацию об изменениях температуры в других временных масштабах см. В разделе « Запись глобальной температуры» .

Запись геологической температуры изменение в Землях «S средах , определяемые из геологических данных на несколько миллионов до миллиарда (10 9 ) года временных масштабов. Изучение прошлых температур дает важное палеоэкологическое понимание, потому что это компонент климата и океанографии того времени.

Методология [ править ]

См. Также: Палеоклиматология , Палеотермометр , Морская изотопная стадия и Хронология оледенения.

Доказательства прошлых температур исходят в основном из соображений изотопов (особенно δ 18 O ); отношение Mg / Са Foram испытаний, и alkenones , также могут быть использованы. Часто многие из них используются вместе для получения оценки температуры с помощью нескольких прокси. Это оказалось решающим в исследованиях ледниковой / межледниковой температуры. [1]

Описание записи температуры [ править ]

Плейстоцен [ править ]

Реконструкция истории климата за последние 5 миллионов лет, основанная на фракционировании изотопов кислорода в кернах глубоководных отложений (служащая прокси для общей глобальной массы ледниковых щитов), приспособленная к модели орбитального воздействия (Lisiecki and Raymo 2005) [2], а также к температурной шкале, полученной по кернам льда Востока согласно Petit et al. (1999). [3]

В последние 3 миллиона лет характеризовались циклов теплых и холодных периодов в пределах постепенно углубляющегося ледникового периода . В настоящее время Земля находится в межледниковом периоде, начавшемся около 20 000 лет назад (20 тыс. Лет назад).

Циклы оледенения включают рост и отступление континентальных ледяных щитов в Северном полушарии и включают колебания в ряде временных масштабов, особенно в масштабах 21, 41 и 100 тысячелетий. Такие циклы обычно интерпретируются как обусловленные предсказуемыми изменениями орбиты Земли, известными как циклы Миланковича . В начале среднего плейстоцена (0,8 миллиона лет назад, недалеко от инверсии геомагнитного поля Брюнес – Матуяма ) произошел в значительной степени необъяснимый переход доминирующей периодичности оледенений с цикла с 41 тысячелетия на 100 тысячелетний.

Постепенное усиление этого ледникового периода в течение последних 3 миллионов лет было связано со снижением концентрации углекислого газа , вызывающего парниковый эффект , хотя остается неясным, является ли это изменение достаточно большим, чтобы вызвать изменения температуры . Понижение температуры может вызвать уменьшение содержания углекислого газа, поскольку, согласно закону Генри , углекислый газ более растворим в более холодной воде, что может составлять 30 ppmv из 100 ppmv снижения концентрации углекислого газа во время последнего ледникового максимума. [1]

Точно так же начало этой фазы углубления также примерно соответствует закрытию Панамского перешейка действием тектоники плит . Это предотвратило прямой океанский поток между Тихим и Атлантическим океанами, который оказал бы значительное влияние на циркуляцию океана и распределение тепла. Однако исследования по моделированию неоднозначны в отношении того, могло ли это быть прямой причиной усиления нынешнего ледникового периода.

Этот недавний период смены климата является частью более продолжительного ледникового периода, который начался около 40  миллионов лет назад с оледенения Антарктиды .

Первоначальные термальные максимумы эоцена [ править ]

Изменение климата за последние 65 миллионов лет. Истинная величина ПЭТМ, вероятно, будет занижена на этом рисунке из-за грубого отбора проб. [4]

В самом раннем периоде эоцена наблюдалась серия резких скачков температуры, продолжительностью не более нескольких сотен тысяч лет. Наиболее выраженный из них, палеоцен-эоценовый термальный максимум (ПЭТМ), виден на рисунке справа. Обычно они интерпретируются как вызванные резкими выбросами метана из клатратов (замороженных метановых льдов, которые накапливаются на дне океана), хотя некоторые ученые спорят, что метана было бы достаточно, чтобы вызвать наблюдаемые изменения. [ необходима цитата ] Во время этих событий температура в Северном Ледовитом океаневозможно, достигли уровней, более характерных для современных умеренных (то есть средних широт) океанов. [ необходима цитата ] Во время PETM, глобальная средняя температура, по-видимому, поднялась на целых 5-8 ° C (9-14 ° F) до средней температуры до 23 ° C (73 ° F), в отличие от до сегодняшней средней глобальной температуры чуть ниже 15 ° C (60 ° F). Геологи и палеонтологи считают, что на протяжении большей части палеоцена и раннего эоцена полюса были свободны от ледяных шапок, а пальмы и крокодилы жили за Полярным кругом, в то время как на большей части континентальной части Соединенных Штатов среда была субтропической. [5]

Температурный оптимум мелового периода [ править ]

Основная статья: Температурный максимум мелового периода

Во время более поздней части мелового периода , от 66 до 100 миллионов лет назад , средние глобальные температуры достигли самого высокого уровня за последние ~ 200 миллионов лет. [6] Это, вероятно, было результатом благоприятной конфигурации континентов в этот период, которая позволила улучшить циркуляцию в океанах и препятствовала образованию крупномасштабного ледяного покрова. [ необходима цитата ]

Колебания в течение оставшейся части фанерозоя [ править ]

500 миллионов лет изменения климата [7]

Фанерозойский эон , охватывающий последние 542 миллионов лет , и почти все время с момента возникновения сложной многоклеточной жизни, имеет более общо был период колебаний температуры между ледниковыми периодами, например, текущий возраст, и « климата Оптима », аналогично тому, что происходило в меловом периоде. За это время произошло примерно 4 таких цикла с интервалом примерно 140 миллионов лет между климатическими оптимумами. В дополнении к настоящему время оледенение имело место во время пермского - карбона интервала и поздний ордовик Ранней силур . Есть также более «прохладный» интервал во время юрского периода.и ранний меловой период, с признаками увеличения морского льда, но отсутствие континентов на обоих полюсах в течение этого интервала предотвратило образование континентальных ледяных щитов, и, следовательно, это обычно не рассматривается как полноценный ледниковый период. Между этими холодными периодами были более теплые условия, которые часто назывались климатическими оптимумами. Однако было трудно определить, были ли эти более теплые интервалы на самом деле более горячими или холодными, чем во время оптимумов мелового периода.

Позднепротерозойские ледниковые периоды [ править ]

Неопротерозойские эры ( 1000 до 541 миллионов лет назад ), свидетельствуют о том, по крайней мере , два и , возможно , более крупных оледенениях. Более поздние из этих оледенений, охватывая Marinoan и варяжский ледниковый максимум (около 560 до 650 миллионов лет назад ), был предложен в качестве снежного кома Земли случае с непрерывным морской лед достигает почти до экватора. Это значительно более сурово, чем ледниковый период фанерозоя. Поскольку этот ледниковый период закончился лишь немного раньше, чем быстрое разнообразие жизни во время кембрийского взрыва.Было высказано предположение, что этот ледниковый период (или, по крайней мере, его конец) создал условия, благоприятные для эволюции. Более ранние ледниковые максимумы Стурта (~ 730 миллионов лет) также могли быть снежным комом Земли, хотя это не доказано.

Изменения, которые приводят к возникновению земных событий как снежный ком, не очень хорошо известны, но утверждалось, что они обязательно привели к своему собственному концу. Широко распространенный морской лед предотвращает отложение свежих карбонатов в океанических отложениях. Поскольку такие карбонаты являются частью естественного процесса рециркуляции диоксида углерода, короткое замыкание этого процесса позволяет диоксиду углерода накапливаться в атмосфере. Это увеличивает парниковый эффект и, в конечном итоге, приводит к повышению температуры и отступлению морского льда. [8]

Общий вид [ править ]

Прямая комбинация этих интерпретированных геологических данных температуры не обязательно является действительной, равно как и их комбинация с другими более поздними записями температуры , которые могут использовать другие определения. Тем не менее, общая перспектива полезна, даже если она неточна. В этом представлении время отображается в обратном направлении от настоящего, взятого за 2015 г. н.э. Он линейно масштабируется на пять отдельных сегментов, увеличиваясь примерно на порядок при каждом вертикальном разрыве. Температуры на левой панели очень приблизительны, и их лучше рассматривать только как качественный показатель. [9] Дополнительная информация приведена на странице описания графика .

Другие изменения температуры в прошлом Земли [ править ]

До неопротерозоя свидетельства изменений температуры и оледенения обычно слишком разрозненные и спорадические, чтобы делать твердые выводы, хотя кажется вероятным, что колебания температуры также были существенными в этот период. [ необходима цитата ]

Реконструкция температуры на основе изотопов кислорода и кремния из образцов горных пород предсказала гораздо более высокие температуры докембрийского моря. [10] [11] Эти прогнозы предполагают, что температура океана в океане составляла 55–85 ° C в период от 2000 до 3500 миллионов лет назад , а затем последовало похолодание до более умеренных температур в диапазоне 10-40 ° C к 1 000  миллионов лет назад . Реконструированные белки докембрийских организмов также подтвердили, что древний мир был намного теплее, чем сегодня. [12] [13]

Однако другие данные свидетельствуют о том, что период от 2000 до 3000 миллионов лет назад в целом был более холодным и более ледниковым, чем последние 500 миллионов лет. [ необходима цитата ] Считается, что это результат солнечной радиации примерно на 20% ниже, чем сегодня. Светимость Солнца была на 30% меньше, когда Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад [14], и ожидается, что ее яркость будет увеличиваться примерно на 10% за миллиард лет в будущем. [15]

В очень долгих временных масштабах эволюция Солнца также является важным фактором в определении климата Земли. Согласно стандартным солнечным теориям, Солнце будет постепенно увеличиваться в яркости как естественная часть его эволюции после того, как началось с интенсивности примерно 70% от его современного значения. Первоначально низкая солнечная радиация в сочетании с современными значениями парниковых газов была бы недостаточной для того, чтобы на поверхности Земли оставались жидкие океаны. Однако доказательства наличия жидкой воды на поверхности были продемонстрированы еще 4 400  миллионов лет назад . Это известно как парадокс слабого молодого солнца. и обычно объясняется ссылками на гораздо более высокие концентрации парниковых газов в ранней истории Земли, хотя такие предложения плохо ограничиваются существующими экспериментальными данными.

См. Также [ править ]

  • Состояние климата
  • Глобальное потепление
  • Глобальное похолодание
  • Инструментальная запись температуры
  • Теплосодержание океана
  • Спутниковые измерения температуры
  • Температура поверхности моря

Ссылки [ править ]

  1. ^ Сигман, DM; EA Boyle (октябрь 2000 г.). «Ледниковые / межледниковые вариации содержания двуокиси углерода в атмосфере» (PDF) . Природа . 407 (6806): 859–869. Bibcode : 2000Natur.407..859S . DOI : 10.1038 / 35038000 . PMID  11057657 . S2CID  7136822 . Архивировано из оригинального (PDF) 24 февраля 2012 года.
  2. ^ Lisiecki, Lorraine E .; Раймо, Морин Э. (январь 2005 г.). «Плиоцен-плейстоценовый стек 57 глобально распределенных бентосных записей d 18 O» (PDF) . Палеоокеанография . 20 (1): PA1003. Bibcode : 2005PalOc..20.1003L . DOI : 10.1029 / 2004PA001071 . ЛВП : 2027,42 / 149224 .
    • Приложение: Лисецкий Л.Е .; Раймо, Мэн (2005). «Плиоцен-плейстоценовый набор глобально распределенных бентосных записей стабильных изотопов кислорода». Пангея . DOI : 10,1594 / PANGAEA.704257 .
    Lisiecki, LE; Раймо, Мэн (май 2005 г.). «Поправка к« плиоцен-плейстоценовому стеку 57 глобально распределенных записей бентоса δ 18 O » » . Палеоокеанография . 20 (2): PA2007. Bibcode : 2005PalOc..20.2007L . DOI : 10.1029 / 2005PA001164 .
    данные: дои : 10,1594 / PANGAEA.704257 .
  3. ^ Пети, младший; Jouzel, J .; Raynaud, D .; Барков Н.И. Barnola, JM; Basile, I .; Бендер, М .; Chappellaz, J .; Дэвис, Дж .; Delaygue, G .; Delmotte, M .; Котляков ВМ; Legrand, M .; Липенков, В .; Lorius, C .; Pépin, L .; Ritz, C .; Saltzman, E .; Стивенард, М. (1999). «История климата и атмосферы за последние 420 000 лет из ледяного ядра Востока в Антарктиде» . Природа . 399 (6735): 429–436. Bibcode : 1999Natur.399..429P . DOI : 10,1038 / 20859 . S2CID 204993577 . 
  4. ^ Zachos, J .; Pagani, M .; Sloan, L .; Thomas, E .; Биллапс, К. (2001). «Тенденции, ритмы и аберрации глобального климата с 65 млн лет по настоящее время». Наука . 292 (5517): 686–693. Bibcode : 2001Sci ... 292..686Z . DOI : 10.1126 / science.1059412 . PMID 11326091 . S2CID 2365991 .  
  5. ^ NOAA. "Что на Земле было самой горячей?" . Climate.gov . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Дата обращения 19 февраля 2015 .
  6. ^ Ренне, Пол Р .; Дейно, Алан Л .; Hilgen, Frederik J .; Kuiper, Klaudia F .; Марк, Даррен Ф .; Митчелл, Уильям С .; Morgan, Leah E .; Мундил, Роланд; Смит, янв (7 февраля 2013 г.). "Временные рамки критических событий на границе мела и палеогена". Наука . 339 (6120): 684–687. Bibcode : 2013Sci ... 339..684R . DOI : 10.1126 / science.1230492 . PMID 23393261 . S2CID 6112274 .  
  7. ^ Veizer, J. (1999). « 87 Sr / 86 Sr, δ 13 C и δ 18 O эволюция фанерозойской морской воды» . Химическая геология . 161 (1–3): 59–88. Bibcode : 1999ChGeo.161 ... 59V . DOI : 10.1016 / S0009-2541 (99) 00081-9 .
  8. ^ Eyles, N .; Янущак, Н. (2004). « ' Зиппер-рифт': тектоническая модель неопротерозойских оледенений во время распада Родинии после 750 млн лет назад». Обзоры наук о Земле . 65 (1–2): 1–73. Bibcode : 2004ESRv ... 65 .... 1E . DOI : 10.1016 / S0012-8252 (03) 00080-1 .
  9. ↑ Ройер, Дана (23 марта 2014 г.). "Комментарий Даны Ройер в RealClimate" . RealClimate . Проверено 26 марта 2014 .
  10. ^ Кнаут, Л. Пол (2005). «История температуры и солености Докембрийского океана: последствия для хода микробной эволюции». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . 219 (1–2): 53–69. Bibcode : 2005PPP ... 219 ... 53K . DOI : 10.1016 / j.palaeo.2004.10.014 .
  11. ^ Шилдс, Грэм А .; Кастинг, Джеймс Ф. (2006). «Палеотемпературная кривая для докембрийских океанов на основе изотопов кремния в кремнях». Природа . 443 (7114): 969–972. Bibcode : 2006Natur.443..969R . DOI : 10,1038 / природа05239 . PMID 17066030 . S2CID 4417157 .  
  12. ^ Gaucher, EA; Говиндараджан, S; Ганеш, ОК (2008). «Палеотемпературный тренд докембрийской жизни по воскресшим белкам». Природа . 451 (7179): 704–707. Bibcode : 2008Natur.451..704G . DOI : 10,1038 / природа06510 . PMID 18256669 . S2CID 4311053 .  
  13. ^ Риссо, Вирджиния; Gavira, JA; Мехиа-Кармона, Д.Ф. (2013). «Гиперстабильность и субстратная неразборчивость в лабораторных воскрешения докембрийских b-лактамаз». J Am Chem Soc . 135 (8): 2899–2902. DOI : 10.1021 / ja311630a . PMID 23394108 . 
  14. ^ "Эволюция Солнца" .
  15. ^ «Что такое жизненный цикл Солнца? - Вселенная сегодня» . Universetoday.com . 22 декабря 2015 . Проверено 7 апреля 2018 .