Kenozoiczne klimaty

(Adaptacja artykułu z linku poniżej)

Era kenozoiku jest podzielona na okresy trzeciorzędu (od 65 do 2 mln lat temu) i czwartorzędu (od 2 mln lat temu do chwili obecnej). Klimat czwartorzędu jest weryfikowany w punkcie 5.2.2.3. (artykuł w linku poniżej). W tej sekcji, pogorszenie klimatyczne i globalne ochłodzenie okresu trzeciorzędu jest badane. Wynikająca z tego dyskusja będzie służyć jako wprowadzenie do klimatu epoki lodowcowej czwartorzędu i ich orbitalnych mechanizmów wymuszających.

Chociaż pod koniec kredy temperatury były zimniejsze niż w połowie maksimum termicznego kredy (od 120 do 90 mln lat temu), wartości pozostawały stosunkowo wysokie w początku kenozoiku. W szczególności dowody z zapisów izotopów tlenu (Douglas & Woodruff, 1981) wykazały, że temperatury głębokiego oceanu były co najmniej 10°C do 15°C cieplejsze niż obecnie (patrz rysunek 5.6). Wczesne kenozoiczne temperatury powierzchni morza wokół Antarktydy były również znacznie cieplejsze niż dzisiaj (Shackleton i Kennet, 1975).

Na początku eocenu (od 55 do 50 mln lat temu) był najcieplejszy okres, w kenozoiku. Różne wskaźniki klimatyczne sugerują, że warunki tropikalne rozszerzone od 10 do 15 stopnia szerokości geograficznej w kierunku bieguna i jego obecnych granic. Eoceńskie tropikalne zespoły otwornic i kokolitoforów zostały znalezione w osadach Północnoatlantyckich (Haq i wsp., 1977). Skamieniałości kręgowców takich jak aligatory i latające lemury zostały znalezione na wyspie Ellesmere w zachodniej części Grenlandii (Dawson i in., 1976).

Sugeruje się, że wczesne eoceńskie ogrzewanie mogło być wynikiem wzrostu atmosferycznego CO2, ze względu na znaczną reorganizację ruchu płyty tektonicznej, jak Ameryka Północna oddzielona od płyty eurazjatyckiej (Berner i in., 1983). Niestety, istnieje niewiele dowodów proxy, aby przetestować tę przesłankę.

Pod koniec epok eocenu i oligocenu (od 40 do 25 mln lat temu) nastąpiło przejście między ciepłymi okresami wczesnego kenozoiku i zimnymi okresami późniejszego kenozoiku. Antarktyczne zlodowacenie może zostało zainicjowane w tym czasie. Dowody przetransportowanego gruzu lodowego w Oceanie Południowym zostały datowane na 34 mln lat temu (Hayes & Frakes, 1975). Zmiany w równikowym Pacyfiku planktonicznych i bentonicznych zapisów izotopu tlenu 18O sugerują, że znaczne i szybkie tworzenie się lodu kontynentalnego odbywało w tym czasie (Keigwin, 1980).

Inne znaczące przejście chłodzenia wystąpiło podczas miocenu (15 do 10 mln lat temu). Dramatyczny wzrost w zapisie izotopu tlenu 18O między 14 a 15 mln lat temu został zinterpretowany zarówno jako szybki wzrost antarktycznej pokrywy lodowej (Shackleton i Kennet, 1975), jak i głęboki przypadek chłodzenia wodnego (od 4 do 5°C) (Moore i in., 1987). Oba wydarzenia chłodzenia oligocenu i miocenu ujawniają się w zapisie poziomu morza na rysunku 5.7 (Haq i in., 1987). Szybkość tych spadków poziomu morza wyklucza możliwość, że zmiany w oceanie batymetrii były tego przyczyną. Raczej wzrost objętości lodu kontynentalnego musi zostać uwzględniony.

Moment wystąpienia, na średniej szerokości geograficznej, na północnej półkuli, zlodowacenia jest niepewny, ale niektóre zapisy izotopów tlenu wskazują datę pod koniec pliocenu (od 3 do 2 mln lat temu). Różnice w częstości planktonu wskazują, że duże zmiany temperatury powierzchni morza miały miejsce przed 2.4 mln lat temu (Raymo et al., 1986), podczas gdy przetransportowany gruz lodowy z Morza Norweskiego został datowany na 2,8 do 2.6 mln lat temu (Jansen i in., 1988 ).

Zlodowacenie półkuli północnej wystąpiło w całym okresie plejstocenu (czwartorzędu) i trwało do okresu industrialnego 1850. Duża praca naukowa została poświęcona analizie zlodowaceń plejstoceńskich; ta jest weryfikowana w następnym rozdziale. W międzyczasie jednak jeden problem pozostaje nierozwiązany. Co było przyczyną pogorszenia kenozoicznego klimatu?

Wiele hipotez zostało zaproponowanych w celu uwzględnienia chłodzenia kenozoicznego. Zmiany w rozkładzie lądu i morza zostały szeroko modelowane za pomocą modelu GCMS. Jakkolwiek, wzrost w wysokiej szerokości mas lądowych (z rozpoczęciem sprzężeń zwrotnych lodu albedo) oraz spadki w cyklicznych i letnich temperaturach zdają się nie uwzględniać wszystkich zmian temperatury (Barron, 1985).

Zmiany w cyrkulacji oceanicznej w wyniku zmian na pozycjach kontynentalnych zostały również uznane jako mechanizm przyczynowy zmian klimatycznych kenozoiku. Rzeczywiście, geolodzy dawno zainteresowani skutkami wejść oceanu między dwoma kontynentalnymi masami lądowymi na dotychczasowych warunkach klimatycznych. Eksperymenty z modelami cyrkulacji oceanicznej (Seidov, 1896) wskazują również, że zmiany stanowiska kontynentalnego mogą mieć znaczący wpływ na transport oceanicznego ciepła.

Na początku kenozoiku wokółrównikowa droga morska istniała na Morzu Tetydy, która obiegała całą Ziemię. Prądy równikowe płynęły niezakłócone kilka razy wokół całego globu przed zmianą kierunku na północ i na południe. W wodach równikowych wystąpiło znaczne ogrzewanie, w wyniku bardziej równomiernego rozkładu ciepła na całej szerokości.

Jak kontynenty oddzieliły Morze Tetydy, stopniowo zamknęły, odcinając prądy wokółrównikowe. Równoleżnikowy transport ciepła został zatem zmniejszony. Podczas późnego eocenu i oligocenu kontynent Gondwana jest w pełni rozdzielony, oraz miedzy 25 a 30 mln lat temu, zostało otwarte przejście Cieśniny Drake’a pomiędzy Antarktydą a Ameryką Południową, które pozwoliło na utworzenie wokółpolarnego przepływu oceanu (rysunek 5.8). Transport ciepła skutecznie został odseparowany od wysokich południowych szerokości geograficznych. Równoleżnikowy gradient temperatury, który wzrastał na półkuli południowej zapoczątkował zlodowacenie.

Zmiany w topografii kontynentalnej podczas kenozoiku zostały zaproponowane jako kolejna przyczyna długotrwałego pogorszenia klimatycznego. W szczególności, symulacje modelu sugerują, że dźwignięcie stanu Colorado i płaskowyżu Tybetu zainicjowało zimą chłodzenie Ameryki Północnej, Europy Północnej, północnej Azji i Oceanu Arktycznego, w wyniku zmian cyrkulacji atmosferycznej (Ruddiman i Kutzbach, 1989).

Towarzyszenie eskalacji globalnej w orogenicznym dźwignięciu się (w okresie, w którym były budowane alpejskie i himalajskie łańcuchy górskie) było wzrostem tempa wietrzenia skał krzemianowych (Raymo i in., 1988). CO2 było usuwane z powietrza w tym geochemicznym procesie (patrz punkt 2.6.1). Budowanie kenozoicznych gór mogło zatem w sposób pośredni zredukować wymuszenie ciepła układu Ziemia-atmosfera, zwiększając globalne ochłodzenie. Uznano, że w poprzednich sekcjach stężenie CO2 w atmosferze było prawdopodobnie kilka razy większe niż obecnie, ale istnieje niewiele wiarygodnych danych proxy do ograniczenia czasowego i wielkości postulowanego spadku w pCO2 (ciśnienia parcjalnego CO2).

Podsumowując, jest prawdopodobne, że połączenie procesów – zmiany w rozkładzie lądu i morza, oceanicznego transportu ciepła, orografię (dźwiganie się łańcuchów górskich) i CO2 – biorą udział w rozwoju długoterminowego klimatu kenozoiku i prawdopodobnie klimatów wcześniejszego fanerozoiku. Procesy te działają na skalach czasowych obejmujących dziesiątki lub nawet setki milionów lat. Jest oczywiste, że symulacje modelowe są czasem w niezgodzie z proxy zapisów klimatycznych, natomiast ważność takich zapisów może być często kwestionowana. Jeżeli dokładna i jednoznaczna rekonstrukcja czwartorzędowa klimatów ma być osiągnięta, to problemy te będą musiały zostać uwzględnione w przyszłych badaniach naukowców w paleoklimatologii.

http://www.global-climate-change.org.uk/5-2-2-3.php

Autor: Jacek Baraniak

Jestem z zamiłowania i z wykształcenia ekologiem, ale tylko z pasji miłośnikiem klimatologii. Obie nauki w szczególny sposób są podobne do siebie, gdyż ludzkość wywiera szczególny wpływ na Ziemię w obrębie tych dwóch dziedzin nauki. Dokonuje destrukcji zarówno względem środowiska przyrodniczego, jak i klimatu naszej planety. W szczególności obu tym dyscyplinom naukowym poświęcony jest ten blog.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s

%d blogerów lubi to: