Палеотермометр

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Найти источники:  «Палеотермометр»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( февраль 2008 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Paleothermometer представляет собой методологию для определения прошлых температур с использованием прокси найденные в естественной записи , такие как осадка , керн льда , древесные кольца или TEX ₈₆ .

Общие палеотермометры [ править ]

δ ¹⁸ O[ редактировать ]

Изотопное отношение от ¹⁸ O до ¹⁶ O, обычно в тестах Foram или кернах льда. Высокие значения означают низкие температуры. Смущает объем льда - чем больше льда, тем выше δ ¹⁸ O значения.

Океанская вода в основном состоит из H ₂ ¹⁶ O, с небольшими количествами HD ¹⁶ O и H ₂ ¹⁸ O. В стандартной средней океанской воде (SMOW) отношение D к H составляет155,8 × 10 ⁻⁶ и ¹⁸ O / ¹⁶ O составляет2005 × 10 ⁻⁶ . Фракционирование происходит во время переходов между конденсированной и паровой фазами: давление пара более тяжелых изотопов ниже, поэтому пар содержит относительно больше легких изотопов, а когда пар конденсируется, осаждение преимущественно содержит более тяжелые изотопы. Отличие от SMOW выражается как

${\displaystyle \delta {\ce {^{18}O}}=1000\times \left[{\ce {{\frac {^{18}O}{^{16}O}}}}{\Bigg /}\left({\ce {{\frac {^{18}O}{^{16}O}}}}\right)_{{\ce {SMOW}}}-1\right]}$;

и аналогичная формула для δD. δ ¹⁸ Oзначения осадков всегда отрицательны. Основное влияние на δ ¹⁸ Oэто разница между температурой океана, где испарилась влага, и местом, где выпали последние осадки; поскольку температуры океана относительно стабильны, δ ¹⁸ Oзначение в основном отражает температуру, при которой выпадают осадки. Учитывая, что осадки образуются над инверсионным слоем , остается линейная зависимость:

${\displaystyle \delta {\ce {^{18}O}}=aT+b}$

который калиброван эмпирически по измерениям температуры и δ ¹⁸ O как a = 0,67 ‰ / ° C для Гренландии и0,76 ‰ / ° C для Восточной Антарктиды . Первоначально калибровка проводилась на основе пространственных изменений температуры, и предполагалось, что это соответствует временным изменениям (Jouzel and Merlivat, 1984). Совсем недавно скважинная термометрия показала, что для ледниково-межледниковых вариаций a =0,33 ‰ / ° C (Cuffey et al., 1995), что означает, что межледниково-ледниковые изменения температуры были в два раза больше, чем считалось ранее.

Mg / Ca и Sr / Ca [ править ]

Магний (Mg) входит в состав кальцитовых панцирей (панцирей) планктонных и бентосных фораминифер как микроэлемент. ^[1] Поскольку включение Mg в качестве примеси в кальцит является эндотермическим, ^[2] больше включается в растущий кристалл при более высоких температурах. Следовательно, высокое отношение Mg / Ca подразумевает высокую температуру, хотя экологические факторы могут искажать сигнал. Mg имеет долгое время пребывания в океане, поэтому можно в значительной степени игнорировать влияние изменений Mg / Ca в морской воде на сигнал. ^[3]

Стронций (Sr) входит в состав кораллового арагонита ^{[4] [5],} и хорошо известно, что точное соотношение Sr / Ca в скелете коралла показывает обратную корреляцию с температурой морской воды во время его биоминерализации. ^{[6] [7]}

Алкеноны [ править ]

Распределение органических молекул в морских отложениях отражает температуру.

Физиогномика листа [ править ]

Характерные размеры, форма листьев и преобладание таких особенностей, как кончики капель («физиогномика листьев или листвы»), различаются между тропическими лесами (многие виды с большими листьями с гладкими краями и кончиками капель) и лиственными лесами умеренного пояса (распространены более мелкие классы размеров листьев, часто встречаются зубчатые края), и часто она постоянно меняется между участками в зависимости от климатических градиентов, например, от жаркого до холодного климата или от сильного до небольшого количества осадков. ^[8] Эти различия между участками по градиентам окружающей среды отражают адаптивные компромиссы присутствующих видов, чтобы сбалансировать потребность в улавливании световой энергии, управлять притоком и потерей тепла, одновременно максимизируя эффективность газообмена, транспирации и фотосинтеза.. Количественный анализ современной физиогномики листьев растительности и реакции климата на градиенты окружающей среды был в значительной степени однофакторным , но многомерные подходы объединяют множественные признаки листьев и климатические параметры. Температура была оценена (с разной степенью точности) с использованием физиогномики листьев для позднемеловой и кайнозойской флор листьев, в основном с использованием двух основных подходов: ^[9]

Анализ маржи листа [ править ]

Однофакторный подход , который основан на том наблюдении , что доля древесных двудольных видов с гладкими (т.е. не зубчатыми) краев листа (0 ≤ Р _{маржевых} ≤ 1) в растительности пропорционально зависит от средней годовой температуры (MAT ^[10] ). ^[11] Требует разделения ископаемой флоры на морфотипы (т.е. «виды»), но не требует их идентификации. Исходное уравнение регрессии LMA было получено для лесов Восточной Азии ^[12] и имеет следующий вид:

MAT = 1,141 + (0,306 × P запас ), стандартная ошибка ± 2,0 ° C

( 1 )

Ошибка оценки LMA выражается как биномиальная ошибка выборки: ^[13]

${\displaystyle \sigma \lbrack {\text{LMA}}\rbrack =c{\sqrt {\frac {P_{\text{margin}}(1-P_{\text{margin}})}{r}}}}$

( 2 )

где c - наклон уравнения регрессии LMA, _маржа P, используемая в ( 1 ), а r - количество видов, оцененных по типу края листа для отдельной ископаемой листовой флоры. Калибровки LMA проводились для основных регионов мира, включая Северную Америку, ^[14] Европу, ^[15] Южную Америку, ^[16] и Австралию. ^[17] Прибрежные районы и водно-болотные угодья имеют несколько иное уравнение регрессии, потому что в них пропорционально меньше растений с гладкими краями. Это ^[18]

MAT = 2,223 + (0,363 × P запас ), стандартная ошибка ± 2,0 ° C

( 1 ' )

ЗАЖИМ (программа многомерного анализа климатических листьев) [ править ]

CLAMP - это многомерный подход, в значительной степени основанный на наборе данных о растительности в основном в западном полушарии ^{[19], который} впоследствии был дополнен наборами данных по дополнительной растительности в регионе. ^{[20] [21]} Канонический корреляционный анализ используется для комбинирования 31 символа листа, но тип края листа представляет собой важный компонент взаимосвязи между физиогномическими состояниями и температурой. Используя CLAMP, MAT оценивается с небольшими стандартными ошибками (например, CCA ± 0,7–1,0 ° C). С помощью CLAMP можно оценить дополнительные температурные параметры, такие как средняя температура самого холодного месяца (CMMT) и средняя температура самого теплого месяца (WMMT), которые дают оценки для средних зимних и летних условий соответственно.

Анализ аналогии / сосуществования ближайших живых родственников [ править ]

Некоторые растения предпочитают определенные температуры; если их пыльца будет обнаружена, можно определить приблизительную температуру.

Связи ¹³ C- ¹⁸ O в карбонатах [ править ]

Тяжелые изотопы имеют небольшую термодинамическую тенденцию к образованию связей друг с другом, превышающую то, что можно было бы ожидать от стохастического или случайного распределения одной и той же концентрации изотопов. Избыток максимален при низкой температуре (см. Уравнение Ван 'т-Гоффа ), при этом изотопное распределение становится более рандомизированным при более высокой температуре. Наряду с тесно связанным с феноменом равновесием фракционирования изотопов , этот эффект возникает из -за различия в энергии нулевой точки между изотопологами . Карбонатные минералы, такие как кальцит, содержат группы CO ₃ ^2-, которые могут быть преобразованы в CO _2.газ путем реакции с концентрированной фосфорной кислотой. Газ CO ₂ анализируется с помощью масс-спектрометра для определения содержания изотопологов. Параметр Δ ₄₇ представляет собой измеренную разницу концентраций между изотопологами с массой 47 ед. (По сравнению с 44) в образце и гипотетическим образцом с таким же объемным изотопным составом, но со стохастическим распределением тяжелых изотопов. Лабораторные эксперименты, квантово-механические расчеты и природные образцы (с известными температурами кристаллизации) - все указывает на то, что Δ ₄₇ коррелирует с обратным квадратом температуры . Таким образом, Δ ₄₇измерения позволяют оценить температуру образования карбоната. ^Для палеотермометрии ¹³ C- ¹⁸ O не требуется предварительное знание концентрации ¹⁸ O в воде (что требуется для метода δ ¹⁸ O). Это позволяет применять палеотермометр ¹³ C- ¹⁸ O к некоторым образцам, включая пресноводные карбонаты и очень старые породы, с меньшей неоднозначностью, чем другие методы, основанные на изотопах. В настоящее время метод ограничен очень низкой концентрацией изотопологов с массой 47 или выше в CO _2.производятся из природных карбонатов, а также из-за нехватки инструментов с соответствующими матрицами детекторов и чувствительностью. Изучение этих типов реакций изотопного упорядочения в природе часто называют геохимией слипшихся изотопов . ^{[22] [23]}

См. Также [ править ]

• Геологический температурный рекорд
• Палеоклиматология
• Хронология оледенения

Ссылки [ править ]