Die Vergletscherung wurde von Staubwürfen über 800.000 Jahre begleitet. • Alexey Gilyarov • Wissenschaftsnachrichten über die "Elemente" • Ökologie

Das Sahnehäubchen wurde über 800.000 Jahre lang von Staubwolken begleitet.

Sturm in Nordwestafrika. Das Satellitenbild der NASA vom 28. Februar 2000 zeigt, wie Staubwolken aus der Sahara vom Wind in den Atlantischen Ozean geblasen werden. Der Staub, der in die zentralen Regionen des Ozeans gelangt, ist die wichtigste Quelle von Nährstoffen, hauptsächlich Phosphor und Eisen, die für die Entwicklung von Phytoplankton notwendig sind. Fotos von www.nasa.gov

Während der Vereisungen sammelt sich Staub viel schneller auf der Erdoberfläche an als in warmen Zwischeneiszeiten. Eine Gruppe europäischer Wissenschaftler kam zu diesem Schluss, nachdem sie die Ablagerung von Eis im zentralen Teil der Antarktis analysiert hatte. Während 800 tausend Jahren, während denen dieses Eis gebildet wurde, wurden acht Gipfel mit erhöhtem Staubgehalt bemerkt, und alle von ihnen fielen auf Perioden von starken Kälteeinbrüchen. Die Ablagerungsrate von Staub (der hauptsächlich aus Südamerika stammt) während Vereisungen nahm im Vergleich zu Zwischeneiszeiten um etwa das 25fache zu.

Ein Bohrer mit Eiskernen steigt an die Oberfläche. Antarktis, Dome S. Concordia Station. Foto von www.gdargaud.net

Die Eisdecke der Antarktis, die aufgrund von Niederschlägen (Schnee) entstanden ist (und weiterhin bildet), enthält in ihren Schichten eine Aufzeichnung des Zustands des Klimas über Hunderttausende von Jahren.Wenn man in verschiedenen Eisschichten den relativen Gehalt an Deuterium (schweres Isotop von Wasserstoff) schätzt, können die Wissenschaftler die Veränderungen der Lufttemperatur über die Zeit verfolgen. Während der Kondensation von Wasserdampf mit abnehmender Temperatur fallen die ersten (mit weniger Abkühlung) Ausfällungen mit schwereren Wassermolekülen (die Deuterium enthalten) und mit weiterer Abkühlung heraus – mit leichteren, die das übliche Wasserstoffisotop enthalten.

Durch die Analyse der Gaszusammensetzung von Luftblasen, die in Eis eingeschlossen sind, kann man die langfristigen Veränderungen des CO in der Atmosphäre verfolgen2 und andere Treibhausgase. Auch Staubpartikel werden zu Eis versiegelt – sie werden in Proben mit einem speziellen Partikelzähler berücksichtigt (siehe Coulter Counter). Wenn man die Konzentration von Teilchen in Eis und die Wachstumsrate von Eis kennt, ist es möglich, die Intensität der Staubablagerung in der einen oder anderen Zeitspanne zu bestimmen.

Bis vor kurzem umfasste die längste Datenreihe, die aus der Analyse der Eisdicke gewonnen wurde, 420 Tausend Jahre. Das Ausgangsmaterial war eine Eisensäule (Kern) aus dem östlichen Teil der Antarktis, aus der russischen Station Vostok. Die Eisbohrung am Bahnhof Wostok musste jedoch gestoppt werden, da der See in 3,7 km Tiefe unter dem Brunnen lag.Arbeiten, die später im Rahmen des Europäischen Antarktischen Eisbohrprojekts (Europäisches Eisbohrkernprojekt in der Antarktis, EPICA) in der Ostantarktis auf der Kuppel "C" (75 ° 06'S, 123 ° 21'E ), erlaubt, einen Scan von Daten über den Zustand des Klimas für 800 tausend Jahre zu erhalten.

Ein Bohrer hob sich an die Oberfläche. Foto von www.gdargaud.net

Ein wichtiges Ergebnis neuerer Studien war nicht nur, dass sie eine längere Eisbildung überbrückten, sondern auch, dass der Verlauf der Veränderungen in den Hauptindikatoren, der zuvor in der Analyse des Kerns aus der Station Wostok aufgedeckt wurde, in den letzten 400 000 Jahren glänzend bestätigt wurde. . Es stellte sich heraus, dass eine starke Abkühlung, die zu einer Zunahme der Gletschermasse führte, ziemlich regelmäßig stattfand, etwa alle 100 000 Jahre, was gut mit den periodischen Veränderungen der Erdumlaufbahn (den sogenannten "Milankovitch-Zyklen") übereinstimmt.

In einem kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Papier Natur Eine große Gruppe von Wissenschaftlern aus der Schweiz, Italien, Frankreich, Dänemark, Großbritannien und Deutschland fasste die Untersuchung des Gehalts an Staubpartikeln in der Eissäule von der Kuppel "C" zusammen. Es stellte sich heraus, dass über 800.000 Jahre die Intensität der Staubablagerung periodische Veränderungen zeigte – acht der deutlichen Anstiege traten während der Vereisung auf.Gleichzeitig differierte die Staubmenge pro Jahr zwischen Maximum und Minimum um das 25-fache.

Concordia-Station auf Haube C auf der Polarnacht. Foto von Guillaume Dargaud von www.gdargaud.net

Dieses Ergebnis ist im Prinzip nicht unerwartet. Die Vereisungszeiten gehen immer mit einem Rückgang des Meeresspiegels auf der Erde, einer Zunahme der Landoberfläche durch die Freisetzung von Meeresboden und vor allem – einer allgemeinen Trockenheit (Trockenheit des Klimas) des Landes einher. Letzteres ist nicht überraschend, da ein wesentlicher Teil des Wassers nicht in einem freien Zustand ist, sondern in Gletschern verbunden ist. Staub von den Landwinden steigt sehr hoch und wird über eine lange Strecke getragen. Aufgrund der geringen Niederschlagsmenge fällt es sehr langsam aus.

Zeitliche Veränderungen einer Reihe von Indikatoren, die bei der Analyse von Eisbohrkernen von der russischen Station Vostok (Vostok), der europäischen Station auf der Kuppel C (EDC – abbr. aus EPICA Dome C), sowie Meeresbodensedimente und Ablagerungen des Löss-Plateaus in China (horizontale Skala – Tausende von Jahren (kyr) vom gegenwärtigen Moment, 0). a – der relative Gehalt an Deuterium im Eiskern auf der Kuppel C; b – Staubaufnahme (in mg / m2/ Jahr) am Bahnhof Wostok; mit – Staubaufnahme (in mg / m2/ Jahr) auf der Kuppel C; d – die Größenzusammensetzung der Staubpartikel auf der Kuppel C (größere Partikel sind höher); e – relativer Gehalt an schwerem Sauerstoffisotop18O in Meeresbodensedimenten; f – magnetische Suszeptibilität (ein von der Feuchtigkeit abhängiges Maß) in den Sedimenten des Loess-Plateaus in China. Bitte beachten Sie, dass für b, c, e – umgekehrte Skala: die Spitzen auf dem Chart – es ist eigentlich eine Rezession. Abb. aus dem Artikel in FrageNatur

Aufgrund der Tatsache, dass weite Teile des südlichen Ozeans, der die Antarktis umgibt, während der Eiszeit gefrieren, ändert sich die meridionale Zirkulation der Atmosphäre, und nichts hindert die Winde daran, Staub von Südamerika in die zentralen Regionen der Antarktis zu befördern. Nach den Autoren der vorliegenden Arbeit ist der Staub auf der Kuppel "C" südamerikanischer Herkunft. Dieser Staub ist sehr fein, die Modalgrößenklasse der Teilchen beträgt etwa 2 Mikrometer, obwohl bei einem Kälteeinbruch der Anteil größerer Teilchen zunimmt.

Abhängigkeit zwischen dem Gehalt an Deuterium (horizontale Skala) und ein Strom von Staubpartikeln (vertikale Skala) nach dem Eiskern aus der Kuppel C. Grüne Punkte Werte bezogen auf die letzten 430 ka sind gezeigt, und blau – Werte für den Zeitraum von 800 bis 430 Tausend.vor Jahren. Es zeigt sich, dass der Beginn von Gletschern (linker Teil der Grafik) von einer deutlichen Zunahme der Staubmenge begleitet war. Die Streuung der Punkte ist auf der linken Seite des Diagramms kleiner. Mit anderen Worten, der Zusammenhang zwischen Temperatur und Staubmenge ist in kalten Perioden hoch und zuverlässig, und in warmen Zwischeneiszeiten ist er sehr schwach ausgeprägt. Abb. aus dem Artikel in FrageNatur

Die Schlussfolgerungen, die auf der Analyse der Eisbohrkerne aus der Kuppel "C" gezogen wurden, stimmen nicht nur mit den Daten überein, die in Wostok gewonnen wurden, sondern auch mit den Ergebnissen anderer Untersuchungen des Paläoklimas. Zusätzlich zu den Daten über den Gehalt an Deuterium in Eis enthalten die Graphen in den diskutierten Arbeiten Materialien zur Dynamik des Gehalts des schweren Sauerstoffisotops in den Meeresbodensedimenten. 18O, auch bezeichnend für globale Abkühlung oder Erwärmung. Tatsache ist, dass während großer Vereisungen Wasser, das von der Oberfläche des Ozeans verdunstet und in Form von Schnee auf Gletschern fällt, nicht zurückkommt. Und vor allem werden Moleküle, die das übliche leichte Sauerstoffisotop enthalten, in Dampf umgewandelt. 16O, dann ist das Wasser, das im Ozean verbleibt, mit Molekülen angereichert, die ein schweres Sauerstoffisotop enthalten 18O.

Die Isotopenzusammensetzung von Wasser spiegelt sich im Verhältnis der Sauerstoffisotope wider 18O /16O in den Calcitmolekülen, aus denen ihre Foraminiferenschalen (Foraminiferen) gebaut sind, sind einzellige Organismen, die im Ozean weit verbreitet sind. Durch Anhäufung in Sedimenten im Boden werden Foraminiferenschalen zur wichtigsten Informationsquelle über das Verhältnis von freiem und gebundenem Wasser im Eis über Hunderttausende von Jahren.

In der vorliegenden Arbeit wurden auch Materialien zu Sedimentablagerungen auf dem Löss-Plateau in China verwendet. Es wird angenommen, dass eine solche Eigenschaft dieser Ablagerungen als magnetische Suszeptibilität auf Veränderungen der Feuchtigkeit in der fernen Vergangenheit hinweisen kann.

Quelle: F. Lambert, B. Delmonte, J. R. Petit, M. Bigler, P. R. Kaufmann, M. A. Hutterli, T. F. Stocker, U. Ruth, J. P. Steffensen, V. Maggi. Staub-Klima-Kopplungen in den vergangenen 800.000 Jahren aus dem Eiskern EPICA Dome C // Natur. 2008. V. 452. P. 616-619.

Siehe auch:
1) Das Klima der Antarktis in den letzten 800.000 Jahren wurde durch Veränderungen der Erdumlaufbahn "Elements" am 17. August 2007 bestimmt.
2) Klimatische Interpretationen aus chinesischen Löss-Paleosol-Lagerstätten.
3) R. A. Kemp, E. Derbyshire. Aufzeichnungen über den Klimawandel | Europäische Zeitschrift für Bodenkunde. 1998. V. 49 (4). P. 525-539.

Alexey Giljarow


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