Исследование, проведенное учеными из Университета Аризоны, возможно, разгадало две загадки, которые долгое время озадачивали экспертов по палеоклимату: откуда взялись ледяные щиты, которые образовались в последний ледниковый период более 100 000 лет назад, и как они могли расти так быстро?
Понять, что движет ледниково-межледниковыми циклами Земли — периодическое продвижение и отступление ледяных щитов в Северном полушарии — нелегко, и исследователи посвятили значительные усилия объяснению расширения и сокращения больших ледяных масс в течение тысяч лет, пишет «phys.org».
Новое исследование предлагает объяснение ледяных щитов, которые покрывали большую часть Северного полушария во время последнего ледникового периода, и результаты могут также применяться к другим ледниковым периодам на протяжении всей истории Земли.
Около 100 000 лет назад, когда мамонты бродили по Земле, климат Северного полушария резко изменился до глубокого замерзания, что позволило сформировать массивные ледяные щиты. В течение примерно 10 000 лет местные горные ледники росли и образовывали большие ледяные щиты, покрывающие большую часть сегодняшней Канады, Сибири и Северной Европы.
Хотя широко признано, что периодическое «колебание» на орбите Земли вокруг Солнца вызвало похолодание летом в Северном полушарии, что вызвало начало широко распространенного оледенения, ученые изо всех сил пытались объяснить обширные ледяные щиты, покрывающие большую часть Скандинавии и Северной Европы, где температура гораздо более мягкая.
В отличие от холодного Канадского Арктического архипелага, где лед легко образуется, Скандинавия должна была оставаться в значительной степени свободной ото льда из-за Североатлантического течения, которое приносит теплую воду к побережьям северо-западной Европы. Хотя эти два региона расположены вдоль схожих широт, скандинавские летние температуры значительно выше нуля, в то время как температуры в значительной части канадской Арктики остаются ниже нуля в течение лета, по словам исследователей. Из-за этого несоответствия климатические модели изо всех сил пытались объяснить обширные ледники, которые продвинулись в Северной Европе и ознаменовали начало последнего ледникового периода, сказал ведущий автор исследования Маркус Лофверстром.
«Проблема в том, что мы не знаем, откуда взялись эти ледяные щиты (в Скандинавии) и что заставило их расшириться за такой короткий промежуток времени», — сказал Лофверстром, доцент геонаук и руководитель лаборатории динамики системы Земли UArizona.
Чтобы найти ответы, Лофверстром помог разработать чрезвычайно сложную модель системы Земли, известную как Модель системы Земли Сообщества, которая позволила его команде реалистично воссоздать условия, существовавшие в начале последнего ледникового периода. Примечательно, что он расширил область модели ледяного щита из Гренландии, чтобы охватить большую часть Северного полушария с высокой пространственной детализацией. Используя эту обновленную конфигурацию модели, исследователи идентифицировали океанские ворота в Канадском Арктическом архипелаге как критический стержень, контролирующий климат Северной Атлантики и в конечном итоге определяющий, могут ли ледяные щиты расти в Скандинавии.
Моделирование показало, что до тех пор, пока океанские ворота в Канадском Арктическом архипелаге остаются открытыми, орбитальная конфигурация Земли достаточно охладила Северное полушарие, чтобы позволить ледяным щитам накапливаться в Северной Канаде и Сибири, но не в Скандинавии.
Во втором эксперименте исследователи смоделировали ранее неисследованный сценарий, в котором морские ледяные щиты блокировали водные пути в Канадском Арктическом архипелаге. В этом эксперименте сравнительно пресные арктические и северные воды Тихого океана, обычно проложенные через Канадский арктический архипелаг, были отведены к востоку от Гренландии, где обычно образуются глубоководные массы. Эта диверсия привела к освежению и ослаблению глубокой циркуляции в Северной Атлантике, расширению морского льда и более прохладным условиям в Скандинавии.
«Используя как моделирование климатических моделей, так и анализ морских отложений, мы показываем, что образование льда в северной Канаде может препятствовать океанским воротам и отводить водный транспорт из Арктики в Северную Атлантику, — сказал Лофверстром, — а это, в свою очередь, приводит к ослаблению циркуляции океана и холодным условиям у побережья Скандинавии, чего достаточно, чтобы начать выращивать лед в этом регионе».
«Эти результаты подтверждаются записями морских отложений из Северной Атлантики, которые показывают доказательства ледников в северной Канаде за несколько тысяч лет до европейской стороны», — сказала Дайан Томпсон, доцент кафедры наук о Земле UArizona. «Записи о отложениях также показывают убедительные доказательства ослабления глубоководной циркуляции океана до формирования ледников в Скандинавии, подобно нашим результатам моделирования».
Вместе эксперименты предполагают, что образование морского льда на севере Канады может быть необходимым предшественником оледенения в Скандинавии, пишут авторы.
По словам Лофверстрома, продвижение климатических моделей за пределы их традиционного применения для прогнозирования будущего климата дает возможность идентифицировать ранее неизвестные взаимодействия в системе Земли, такие как сложное и иногда нелогичное взаимодействие между ледяными щитами и климатом.
«Вполне возможно, что механизмы, которые мы определили здесь, применимы к каждому ледниковому периоду, а не только к самому последнему», — сказал он. «Это может даже помочь объяснить более кратковременные холодные периоды, такие как холодный разворот Младшего Дриаса (от 12 900 до 11 700 лет назад), который изменил общее потепление в конце последнего ледникового периода».