Во время перехода от ледников к межледниковью ледники Гренландии, Северной Америки и Европы увеличиваются и уменьшаются в течение десятков тысяч лет. Чем больше воды хранится в могучих ледниках, тем меньше ее в океанах и тем ниже уровень моря.
Климатологи сейчас изучают, в какой степени ледники могут таять в ближайшие столетия из-за антропогенного изменения климата и насколько в результате повысится уровень моря. Для этого они оглядываются в прошлое.
Если они смогут понять рост и таяние льда во время прошлых ледников и межледниковий, они смогут сделать ценные выводы о будущем.
‘Проблема отсутствия льда’
Однако реконструировать далекое прошлое – непростая задача, поскольку толщину ледников и уровень моря невозможно измерить напрямую. Соответственно, исследователи климата должны кропотливо собирать доказательства, которые они затем могут использовать для создания картины прошлого. Проблема: появляются разные картинки в зависимости от типа собранных доказательств. Мы не можем с абсолютной уверенностью сказать, какой на самом деле была ситуация десять тысяч лет назад.
Эта «проблема с пропавшим льдом» оставалась нерешенной многие годы. В нем описывается несовместимость двух различных научных подходов, которые стремились согласовать высоту уровня моря и толщину ледника на пике последнего ледникового периода, ок. 20000 лет назад.
Группа экспертов по климату во главе с Эваном Гованом из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца (AWI) в Бремерхафене, решила проблему с помощью нового метода. «Похоже, мы нашли новый способ реконструировать прошлое 80 000 лет назад», – говорит доктор Гоуэн, который исследовал проблему около десяти лет. Эти результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
Анализ отложений и моделирование глобального климата
«Проблема отсутствия льда» основана, с одной стороны, на анализе отложений из образцов керна, собранных с морского дна в тропиках.
Они содержат следы кораллов, которые все еще могут сказать нам сегодня, в какой степени уровень моря поднялся или упал за тысячелетия. Почему? Потому что кораллы живут только в хорошо освещенных водах у поверхности океана.
Керны отложений показывают, что 20 000 лет назад уровень моря в тропиках предполагал, что уровень моря был примерно на 130 метров ниже, чем сегодня. С другой стороны, предыдущие модели предполагали, что ледниковые массы 20 000 лет назад были недостаточно большими, чтобы объяснить такой низкий уровень моря. Точнее говоря, для того, чтобы уровень моря был таким низким, в глобальном масштабе необходимо было бы заморозить дополнительный объем воды, вдвое превышающий массу Гренландского ледяного щита; отсюда и «проблема с отсутствующим льдом».
Понимание ледникового поведения
С помощью своего нового метода Гован теперь согласовал уровень моря и массу ледника: согласно его расчетам, уровень моря в то время был приблизительно. 116 метров ниже, чем сегодня. Судя по его подходу, нет никаких расхождений по массе ледника.
В отличие от предыдущей глобальной модели, Гован внимательно изучил геологические условия в ледниковых регионах: насколько крутой была поверхность льда? Куда текли ледники? Насколько противостоят ледяному потоку камни и осадки у основания льда?
Его модель учитывает все эти аспекты. Также учитывается, в какой степени ледяной покров давил на земную кору в соответствующих областях. «Это зависит от того, насколько вязкой была нижележащая мантия», – объясняет Гован. "Наши расчеты основаны на разной вязкости мантии, и поэтому мы пришли к разным массам льда."Образовавшиеся ледяные массы теперь можно согласовать с уровнем моря без каких-либо расхождений.
Установленная модель имеет изъяны
В недавней статье Гована и его команды критически пересматривается давно устоявшийся научный метод, используемый для оценки массы ледников: метод изотопов кислорода. Изотопы – это атомы одного и того же элемента, которые имеют разное количество нейтронов и, следовательно, разные массы.
Кислород, например, имеет более легкий изотоп 16O и более тяжелый изотоп 18O. Согласно традиционной теории, более легкая 16O испаряется из океанов, а более тяжелая 18O остается в воде. Соответственно, во время ледников, когда образуются большие внутренние ледники и объем воды в океанах уменьшается, концентрация 18O в океанах должна увеличиваться.
Однако, как было показано, эта устоявшаяся модель порождает расхождения, когда дело доходит до согласования высоты уровня моря и массы ледников за период 20 000 лет назад и ранее. "В течение многих лет изотопная модель часто использовалась для определения объема льда в ледниках вплоть до нескольких миллионов лет назад. Наше исследование ставит под сомнение надежность этого метода », – говорит Гован.
Его цель – теперь использовать свой новый метод для улучшения традиционного метода изотопов кислорода.