Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Феномен палеозводнения очевиден в геологической летописи в различных пространственных и временных масштабах. Это часто происходило в больших масштабах и было результатом либо таяния ледников, вызвавшего большие выбросы пресной воды, либо высокого уровня моря, нарушающего водоемы с пресной водой. [1] [2] [3] Если случай оттока пресной воды был достаточно большим, чтобы вода достигла системы океана, это вызвало изменения солености, которые потенциально повлияли на циркуляцию океана и глобальный климат . [2] Пресноводные потоки также могут накапливаться с образованием континентальных ледниковых озер , и это еще один показатель крупномасштабныхзатопление . [4] Напротив, периоды высокого глобального уровня моря (часто во время межледниковья ) могут привести к тому, что морская вода прорвет естественные плотины и попадет в пресноводные водоемы. Изменения солености пресноводных и морских водоемов можно обнаружить на основе анализа организмов, населявших эти тела в данный момент времени, поскольку определенные организмы больше подходят для жизни в пресных или соленых условиях. [3]

Палеозводнение в результате таяния ледников [ править ]

Champlain Sea [ править ]

Чэмплэйн море было тело соленой воды , которая претерпела несколько эпизодов освежения. Два основных события наблюдались 11,4 и 13,0 тыс. Лет назад (за тысячу лет до настоящего времени). [5] Индикаторы фауны и фораминифер в кернах, взятых из моря, могут использоваться для оценки его солености во времени. Возраст различных участков и глубина образцов керна определены с помощью радиоуглеродного датирования .

Море Шамплейн было расположено к северу от нынешних Нью-Йорка и Вермонта , на южной окраине Квебека и было открыто для северной части Атлантического океана на его северо-восточном рукаве. Во время последней дегляциации, когда отступил ледниковый щит Лаурентиды , к западу от моря Шамплейна образовались два крупных ледниковых озера - озеро Агассис и озеро Алгонкин.(Рисунок 1). По мере того, как эти озера продолжали расширяться, пресная вода хлынула на восток в сторону моря Шамплейн и в него. Однако по-прежнему существует неопределенность относительно местоположения дренажа и его точного воздействия на соленость океана. Из-за того, что море Шамплейн открыто для Атлантического океана, изменения солености моря Шамплейна могли перейти в Северную Атлантику, что, возможно, вызвало изменения в циркуляции океана и климата. [1] Фактически, таяние ледникового щита Лаурентиды было настолько обширным, что его талая вода попала в Мексиканский залив , Северный Ледовитый океан и Гудзонов залив (рис. 2), а также в море Шамплейн и Атлантический океан. [2]

Наземный растительный материал, семена и морские раковины из образцов керна моря Шамплейн использовались в качестве заместителей для определения палеозолености . Изучая δ 13 C (изменение углерода-13) морских моллюсков, можно сделать вывод, что когда они существовали в море Шамплейн, условия были солоноватовыми (смесь пресной и соленой воды) около 10,8 тыс. Л.н. Δ 13Значение C образца керна Melo-1 (расположение см. На рис. 3) указывает на количество присутствующего легкого углерода. Биота преимущественно поглощает легкий углерод, поэтому чем больше его содержится в образце, тем больше биоты присутствовало в то время. Кроме того, образцы керна из моря Шамплейн указывают на изменение сообществ от тех, которые населяют морскую среду, к тем, которые живут в гораздо менее засоленных условиях, примерно от 11,4 до 11,2 тыс. Лет назад (рис. 4). В анализе конкретного керна (керн Мело-5, местоположение указано на рис. 3), показанном на рис. 4, наблюдается изменение ассоциаций от почти 100% E. clavata (который обитает в морской среде) до> 50% E. albiumbilicatum (который предпочитает менее засоленные условия) - оба вида Elphidium. Этот переход кажется вероятным, поскольку он подтвержден многочисленными исследованиями. Общее снижение солености составило от 25 psu до менее 15 psu ( практических единиц солености ). [1] Уменьшение солености, начиная с Мело-1 и переходя к Мело-5, указывает на перенос опреснения вниз по течению.

Изменение климата из-за крупномасштабного палеонаводнения [ править ]

В период таяния ледникового покрова Лаурентид три самых больших периода похолодания в Северном полушарии произошли непосредственно после крупных потоков пресной воды из озера Агассис. В то время озеро Агассис было самым большим озером в Северной Америке, и оно периодически выбрасывало огромные объемы воды. Для сравнения, он периодически покрывал более одного миллиона км 2 и часто превышал 150 000 км 2 за свою 4000-летнюю историю. Если бы приток пресной воды в открытый океан был достаточно большим, он мог бы иметь большое влияние на формирование глубоководных вод Северной Атлантики . То есть формирование глубинных вод Северной Атлантики могло периодически полностью прекращаться, а термохалинная циркуляция могла прекращаться.[2] По сути, термохалинная циркуляция относится к циркуляции, возникающей в результате разницы в температуре и солености океана. Например, большая часть глубоководных вод в Арктике образуется в виде поверхностных вод, прилегающих к ледникам, которые более плотны, чем окружающие воды (потому что они подвержены влиянию недавних холодных талых вод, охлаждаемых испарением от поверхностных ветров и являются солеными) опускаются в глубокий океан. Однако, если достаточно большое количество этой воды станет менее соленым, глубокое океаническое образование будет происходить в основном из-за температурных различий, которые, как правило, будут менее доминирующими, чем с дополнительным влиянием солености.

Прежде чем можно будет определить влияние потоков пресной воды из озера Агассис на глобальную циркуляцию океана и климат, важно установить его базовое значение потока. По сути, это естественный фоновый поток воды из озера. Было установлено, что для 21,4–9,5 тыс. Календарных лет этот базовый поток для озера Агассис составляет в целом от 0,3 до 0,4 Свердруп , или Зв (1 Зв = 1 x 106 м 3 с −1 ). [6] [7]Это значение было рассчитано с использованием моделирования гидрологической численной модели и учитывает сток талых вод и атмосферных осадков. В действительности подразумевается, что это значение является переменным, поэтому потоки пресной воды в открытый океан и их влияние на термохалинную циркуляцию, океаническую циркуляцию и глобальный климат также будут различаться. [1]

Учитывая огромные размеры озера Агассис, изменения в составе его берегов (пляжи, скалы) или береговых линий могут привести к очень массивным оттокам. Эти изменения часто были внезапными, заставляя тысячи кубических километров воды выходить через вновь созданные каналы оттока, в конечном итоге попадая в открытый океан по одному из четырех основных маршрутов. Эти маршруты были определены как долина реки Миссисипи, долина реки Святого Лаврентия, долина реки Маккензи и Гудзонов пролив.(Рис. 2). Считается, что эти оттоки, приведшие к истощению озера Агассис, могли длиться от нескольких месяцев до нескольких лет. Следствием этого является то, что скорость оттока была бы чрезвычайно высокой, особенно по сравнению со значениями, которые были признаны необходимыми для нарушения термохалинной циркуляции (~ 1 Зв за десять лет или 0,1 Зв за примерно столетие). . [8] [9]

Крупные прорывы озера Агассис с последующим похолоданием [ править ]

Окончательная просадка, приведшая к самому большому выбросу [ править ]

Самый большой прорыв в озере Агассис оказался его последним сбоем, произошедшим около 8,4 тыс. Календарных лет [10], когда оно присоединилось к ледниковому озеру Оджибвей . Озеро Оджибвей находилось на окраине ледникового покрова Лаурентид в юго-восточной части бассейна Гудзонова залива. Общая площадь объединенного озера составила около 841 000 км 2 . [4] Взрыв был вызван прорывом в ледниковом покрове над Гудзоновым заливом, и, по оценкам, если это озеро было полностью опущено с максимальной глубины, около 163 000 км 3.воды будет выпущено в северную часть Атлантического океана за очень короткий период времени. Учитывая тот факт, что канал оттока в этом случае был не таким узким, как при других выбросах, вполне вероятно, что озеро действительно очень быстро спускалось вниз. Если вспышка произошла в течение одного года, поток оценивается в 5,2 Зв.

Альтернатива сценарию прорыва озера Агассис описывает начальный выброс из западной части озера, а не одиночный выброс на его восточном краю, как описано выше. В этом случае предполагается, что часть ледникового щита Лаурентида могла остаться над западным Агассисом, что предотвратило полное осушение во время первого эпизода на восток. [11] Первоначально на восток было вытеснено примерно 113 000 км 3 , в результате чего поток составил 3,6 Зв (если это произошло в течение одного года). Когда через короткое время западная часть озера Агассис высохла, в результате возник бы поток 1,6 Зв (опять-таки за год).

Другие вспышки [ править ]

До его окончательной просадки первый крупный прорыв озера Агассис произошел около 12,9 тыс. Календарных лет и включал направление воды на восток в Великие озера.и Святого Лаврентия. Если предположить, что это произошло в течение одного года, поток составил 0,30 Зв. Затем произошла еще одна вспышка около 11,7 тыс. Календарных лет и содержала всего два события. Сначала вода хлынула на юг через долину реки Миссисипи в Мексиканский залив. Через несколько лет паводковые воды потекли на северо-запад в Северный Ледовитый океан. Эти два этапа привели к общему потоку 0,29 Зв (опять же, более одного года). Четвертое крупное наводнение, предшествовавшее периоду похолодания, произошло около 11,2 тыс. Календарных лет. В этом случае вода текла на юг, а затем на северо-запад, что привело к потоку 0,19 Зв за один год. Это событие, вероятно, длилось бы больше года, уменьшив расчетный поток из-за эрозии каналов оттока из-за первых двух основных потоков.Последующие наводнения произошли после этих трех событий и перед окончательной вспышкой, но они не учитываются, поскольку их результирующие потоки, как правило, были слабее и не предшествовали значительному похолоданию.[2]

Влияние потоков пресной воды на циркуляцию океана [ править ]

Чтобы получить представление о влиянии, которое большие потоки пресной воды в океан могут иметь на глобальную циркуляцию океана, необходимо численное моделирование. Особое значение для случаев потоков пресной воды из озера Агассис имеют места их входа в океан и скорость, с которой они входили. Вероятный результат состоит в том, что сами потоки в сочетании с эффектом изменения направления фонового потока Агассиса оказали заметное влияние на циркуляцию океана и, следовательно, на климат. Некоторые модели образования глубоководных вод Северной Атлантики подтверждают, что эти потоки влияют на океаны и термохалинную циркуляцию. Было показано, что небольшое увеличение притока пресной воды снижает термохалинную циркуляцию и в некоторых случаях может полностью остановить производство глубоководных вод Северной Атлантики.[2]

Одна конкретная модель учитывала поток 1 Зв пресной воды в высокие широты Атлантического океана в течение 10 лет, что привело к внезапному падению температуры поверхности моря и ослаблению термохалинной циркуляции. Прошло почти 200 лет, прежде чем система океана вернулась в нормальное состояние в этом случае. [8] Другое исследование по моделированию, проведенное той же исследовательской группой, показало, что если добавить всего 0,1 Зв пресной воды к высоким широтам Северной Атлантики, температура поверхности моря может упасть на целых 6 ° C менее чем за 100 лет, что также ослабит термохалин. циркуляция, хотя и в меньшей степени, чем при более высоких потоках пресной воды. [9]

Кроме того, в результате отдельного исследования было обнаружено, что поток пресной воды в 0,53 Зв в северную часть Атлантического океана в отсутствие существующей термохалинной циркуляции может сократить производство глубоководных вод в Северной Атлантике примерно на 95% примерно за столетие. Такие большие потоки способны в больших масштабах охладить океаны и климат. Если потоки пресной воды в северную часть Атлантического океана прекратятся после того, как производство глубоководных вод в Северной Атлантике полностью прекратится, производство не начнется снова. [12]

Вышеупомянутые исследования моделирования показывают, что даже если бы потоки во время крупных прорывов в озере Агассис происходили в течение более длительных периодов времени и, следовательно, были бы слабее по величине, их все же было бы достаточно, чтобы вызвать изменение термохалинной циркуляции и изменение климата.

Изменение климата в результате прорыва озера Агассис [ править ]

Младший дриас [ править ]

Озеро Агассис не существовало задолго до холодного периода позднего дриаса , поэтому изменения термохалинной циркуляции и климата до этого времени, вероятно, были вызваны изменением маршрута других водосборных бассейнов Северной Америки, возможно, в сочетании с притоком айсбергов. Однако холодный период позднего дриаса был связан с отводом паводковых вод из озера Агассис. Вода, которая обычно текла через реку Миссисипи в Мексиканский залив, была перенаправлена ​​в Великие озера и реку Святого Лаврентия около 12,8 тыс. Календарных лет назад. [13] Существует неуверенность относительно того, было ли этого изменения достаточно, чтобы вызвать более молодой дриас, но сток через реку Миссисипи мог предопределить термохалинную циркуляцию до холодного периода и вспышки. [14]Кроме того, если вспышка в 12,9 тыс. Календарных лет была на самом деле такой же интенсивной, как 0,30 Зв, то ее комбинация с отводом стока Агассиса через реку Св. Лаврентия в Северный Атлантический океан, вероятно, была причиной позднего дриаса. Значение 0,30 Зв через реку Св. Лаврентия было бы значительным, поскольку исходный сток через эту реку составлял всего 0,047 Зв. [2] [15]

Пребореальная осцилляция [ править ]

Следующим похолоданием, которое последовало за фазой позднего дриаса, была пребореальная осцилляция . Некоторые считают, что этот период был вызван выбросами пресной воды из Балтийского ледяного озера в Северное море , [16] [17]но это похолодание также близко последовало за выбросами в озере Агассис, произошедшими 11,7 и 11,2 тыс. календарных лет. Отток из озера Агассис в это время приводил к аналогичным значениям притока пресной воды в Северный Ледовитый океан, которые были оценены от Балтийского ледяного озера до Северного моря, поэтому кажется вероятным, что озеро Агассис, по крайней мере, способствовало охлаждению пребореальной осцилляции. Однако этот период похолодания был не таким интенсивным, как период позднего дриаса, по нескольким причинам. Во-первых, выброс из озера Агассис во время пребореальной осцилляции вылился в Арктику, а не в северную часть Атлантического океана, как во время позднего дриаса. Кроме того, поскольку период, предшествующий пребореальной осцилляции, был интерстадиальным.до межледниковья термохалинная циркуляция была бы более стабильной, чем во время позднего дриаса. Наконец, термохалинная циркуляция в Северной Атлантике не была заранее обусловлена ​​до пребореального колебания, поскольку талая вода из озера Агассис не направлялась в Мексиканский залив. [2]

Последнее похолодание, вызванное озером Агассис [ править ]

Анализ гренландских кернов льда , основной океан образцов и других источники выявил крупномасштабные охлаждения около 8,4 - 8,0 ки календарных лет [18] Таким образом , был сделан вывод о том , что это холодном событие было вероятно , вызвано окончательной большой просадкой и связанный массивный выброс от озера Агассис в северную часть Атлантического океана. [10] [15]Несмотря на то, что в этот момент было выделено более чем в 10 раз больше воды, чем во время позднего дриаса, и, как следствие, это повлияло на термохалинную циркуляцию, охлаждающий эффект был относительно небольшим по интенсивности. Считается, что это связано с двумя причинами: 1) океан уже находился в теплом межледниковом режиме и 2) вода протекала через Гудзонов пролив и попадала в Северную Атлантику почти на 2000 км к северу от того места, где был отток. вошел в океан раньше Младшего Дриаса. [2]

Остальные неизвестные [ править ]

Хотя многое известно о взаимодействиях между крупномасштабными палеонаводнениями, циркуляцией океана и климатом, еще многое предстоит узнать. Что касается эпизодов опреснения моря Шамплейн, то точные места и время стока в море все еще остаются под вопросом. Эти факторы, в свою очередь, повлияли на изменение циркуляции океана и, возможно, климата. [1]

То, что известно о дренаже озера Агассис, во многом основано на модельных исследованиях. Как и в случае с морем Шамплейн, величина, время и направление потоков из озера Агассис сильно влияют на последующие последствия. Несколько вопросов, которые остаются, включают, но не ограничиваются, следующее: Верны ли оценки фонового потока в озере Агассис и точно ли учтены его вариации? В течение какого периода времени длились различные эпизоды дренирования? Сколько воды было фактически слито во время этих эпизодов и откуда она попала в открытый океан? Каково было точное влияние дренажа на формирование глубоководных вод Северной Атлантики, термохалинную циркуляцию и климат? Есть два предложенных сценария окончательной просадки озера Агассис, так какой из них, если любой из них, является правильным? [2]

Вышеупомянутое - это лишь некоторые из проблем, с которыми сталкиваются при попытке реконструировать события в истории Земли. Несмотря на то, что это сложная область исследования, прогресс в понимании косвенных признаков и индикаторов определенных параметров окружающей среды в геологической летописи постоянно совершенствуется.

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г д Кронин, TM; П.Л. Мэнли; С. Брахфельд; ТО Мэнли; Д.А. Уиллард; Ж.–П. Гильбо; JA Rayburn; Р. Тунелл ; М. Берке (2008). «Влияние постледникового осушения озера и пересмотренная хронология эпизода 13–9 тыс. Лет назад в море Шамплейн». Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология . 262 (1–2): 46–60. Bibcode : 2008PPP ... 262 ... 46С . DOI : 10.1016 / j.palaeo.2008.02.001 .
  2. ^ a b c d e f g h i j Teller, JT; DW Leverington; Дж. Д. Манн (2002). «Прорыв пресной воды в океаны из ледникового озера Агассис и их роль в изменении климата во время последней дегляциации». Четвертичные научные обзоры . 21 (8–9): 879–887. Bibcode : 2002QSRv ... 21..879T . DOI : 10.1016 / s0277-3791 (01) 00145-7 .
  3. ^ а б Райан, WBF; CO Major; Г. Лериколе; С.Л. Гольдштейн (2003). «Катастрофическое наводнение Черного моря». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 31 (1): 525–554. Bibcode : 2003AREPS..31..525R . DOI : 10.1146 / annurev.earth.31.100901.141249 .
  4. ^ a b Леверингтон, DW; JD Mann; Дж. Т. Теллер (2002). «Изменения в батиметрии и объеме ледникового озера Агассис между 9200 и 7700 годами 14С лет назад». Четвертичное исследование . 57 (2): 244–252. Bibcode : 2002QuRes..57..244L . DOI : 10.1006 / qres.2001.2311 .
  5. Перейти ↑ Katz, BG (2009). «Продолжительность и величина пресноводных наводнений 11,4 и 13,0 тыс. Л.н. по данным палео-солености в море Шамплейн». Докторская диссертация, штат Пенсильвания, США . Веб : 30 октября 2012 г.
  6. ^ Licciardi, JM; JT Teller; ПУ Кларк (1999). «Пресноводный маршрут по ледниковому щиту Лаурентида во время последней дегляциации». Механизмы глобального изменения климата в тысячелетнем масштабе . Серия геофизических монографий. 112 . С. 177–201. Bibcode : 1999GMS ... 112..177L . DOI : 10,1029 / gm112p0177 . ISBN 978-0-87590-095-7.
  7. ^ Маршалл, SJ; GKC Clark (1999). «Сток пресной воды в Северной Америке в течение последнего ледникового цикла». Четвертичное исследование . 52 (3): 300–315. DOI : 10.1006 / qres.1999.2079 .
  8. ^ a b Manabe, S .; Р. Дж. Стоуффер (1995). «Моделирование резкого изменения климата, вызванного притоком пресной воды в северную часть Атлантического океана» . Природа . 378 (6553): 165–167. Bibcode : 1995Natur.378..165M . DOI : 10.1038 / 378165a0 .
  9. ^ a b Manabe, S .; Р. Дж. Стоуффер (1997). «Реакция объединенной модели океан-атмосфера на поступление пресной воды: сравнение с явлением позднего дриаса» . Палеоокеанография . 12 (2): 321–336. Bibcode : 1997PalOc..12..321M . DOI : 10.1029 / 96pa03932 .
  10. ^ а б Барбер, округ Колумбия; А. Дайк; К. Хиллер-Марсель; А. Э. Дженнингс; Дж. Т. Эндрюс; М. В. Кервин; Г. Билодо; Р. Макнили; Дж. Саутон; MD Morehead; Ж.-М. Ганьон (1999). «Вызвание холода 8200 лет назад катастрофическим дренажом озер Лаурентид» . Природа . 400 (6742): 344–348. Bibcode : 1999Natur.400..344B . DOI : 10.1038 / 22504 .
  11. ^ Thorleifson, LH (1996). «Обзор истории озера Агассис». В: Teller, JT, Thorleifson, LH, Matile, G., Brisbin, WC (Eds.), Седиментология, геоморфология и история бассейна Центрального озера Агассис. Путеводитель Геологической ассоциации Канады . B2 : 55–84.
  12. ^ Ринд, D .; P. deMenocal; Г. Рассел; С. Шет; Д. Коллинз; Г. Шмидт; Дж. Теллер (2001). «Влияние талой ледниковой воды в модели атмосферы и океана, связанной с GISS: Часть I. Отклик глубоководных вод Северной Атлантики» . Журнал геофизических исследований . 106 : 27335–27354. Bibcode : 2001JGR ... 10627335R . DOI : 10.1029 / 2000jd000070 .
  13. ^ Broecker, WS; Дж. Кеннет; J. Flower; Дж. Теллер; С. Трумбор; Г. Бонани; В. Вольфли (1989). «Маршрут талой воды от ледникового покрова Лаурентида во время холодного периода в эпоху позднего дриаса» (PDF) . Природа . 341 (6240): 318–321. Bibcode : 1989Natur.341..318B . DOI : 10.1038 / 341318a0 .
  14. ^ Фаннинг, AF; Эй Джей Уивер (1997). «Временно-географическое влияние талых вод на Североатлантический конвейер: последствия для молодого дриаса» . Палеоокеанография . 12 (2): 307–320. Bibcode : 1997PalOc..12..307F . DOI : 10.1029 / 96pa03726 .
  15. ^ a b Кларк, ПУ; С.Дж. Маршалл; GKC Clarke; SW Hostetler; JM Licciardi; Дж. Т. Теллер (2001). «Пресноводное воздействие резкого изменения климата во время последнего оледенения». Наука . 293 (5528): 283–287. Bibcode : 2001Sci ... 293..283C . DOI : 10.1126 / science.1062517 . PMID 11452120 . 
  16. ^ Björck, S .; Б. Кромер; С. Йонсен; О. Беннике; Д. Хаммарлунд; Г. Лемдал; Г. Посснерт; Т.Л. Расмуссен; Б. Вольфарт ; CU Hammer; М. Спурк (1996). «Синхронизированные земно-атмосферные данные о ледниковом периоде вокруг Северной Атлантики». Наука . 274 (5290): 1155–1160. Bibcode : 1996Sci ... 274.1155B . DOI : 10.1126 / science.274.5290.1155 . PMID 8895457 . 
  17. ^ Hald, M .; С. Хаген (1998). «Раннее пребореальное похолодание в районе северных морей, вызванное талыми водами». Геология . 26 (7): 615–618. Bibcode : 1998Geo .... 26..615H . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1998) 026 <0615: epcitn> 2.3.co; 2 .
  18. ↑ Аллея, РБ; П.А. Маевский; Т. Сауэрс; М. Стювер; KC Taylor; ПУ Кларк (1997). «Голоценовая климатическая нестабильность: заметное и широко распространенное явление 8200 лет назад». Геология . 25 (6): 483–486. Bibcode : 1997Geo .... 25..483A . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1997) 025 <0483: HCIAPW> 2.3.CO; 2 .