Новое исследование, проведенное учеными Аризонского университета, возможно, разрешило две загадки, которые долгое время ставили в тупик 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 — периодическим продвижением и отступлением ледяных покровов в Северном полушарии, — непросто, и исследователи посвятили значительные усилия объяснению расширения и сокращения больших ледяных масс на протяжении тысячелетий. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, предлагает объяснение быстрого расширения 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 по Земле бродили мамонты, климат Северного полушария резко упал до глубокой заморозки, что позволило образоваться массивным ледяным покровам. В течение примерно 10 000 лет местные горные ледники росли и образовали большие ледяные щиты, покрывающие большую часть современной Канады, Сибири и северной Европы.

Хотя широко признано, что периодическое "колебание" орбиты Земли вокруг Солнца вызвало похолодание летом в Северном полушарии, что привело к началу широкомасштабного оледенения, ученые изо всех сил пытались объяснить обширные ледяные щиты, покрывающие большую часть Скандинавии и северной Европы, где температуры гораздо более мягкие.

В отличие от холодного Канадского Арктического архипелага, где легко образуется лед, Скандинавия должна была оставаться в значительной степени свободной ото льда из-за Североатлантического течения, которое приносит теплую воду к побережьям северо-западной Европы. По словам исследователей, хотя эти два региона расположены на одинаковых широтах, летние температуры в Скандинавии значительно выше нуля, в то время как температура в значительной части канадской Арктики остается ниже нуля в течение всего лета. По словам ведущего автора исследования Маркуса Лофверстрома, из-за этого несоответствия климатические модели с трудом объясняют обширные ледники, которые продвинулись в северной Европе и ознаменовали начало последнего ледникового периода.

"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 кафедры наук о земле и руководитель лаборатории динамики земной системы UArizona.

Чтобы найти ответы, Лофверстром помог разработать чрезвычайно сложную модель земной системы, известную как Модель Земной системы Сообщества, которая позволила его команде реалистично воссоздать условия, существовавшие в начале самого последнего ледникового периода. Примечательно, что он расширил область модели ледяного покрова от Гренландии, чтобы охватить большую часть Северного полушария с высокой пространственной детализацией. Используя эту обновленную конфигурацию модели, исследователи определили океанские шлюзы на Канадском Арктическом архипелаге как важнейший элемент, контролирующий климат Северной Атлантики и, в конечном счете, определяющий, могут ли ледяные щиты расти в Скандинавии.

Моделирование показало, что до тех пор, пока океанские шлюзы на Канадском Арктическом архипелаге остаются открытыми, конфигурация орбиты Земли охлаждает Северное полушарие достаточно, чтобы позволить ледяным щитам образоваться на севере Канады и в Сибири, но не в Скандинавии.

Во втором эксперименте исследователи смоделировали ранее неисследованный сценарий, в котором морские ледяные щиты перекрывали водные пути на Канадском Арктическом архипелаге. В этом эксперименте сравнительно пресная арктическая и Северотихоокеанская вода, обычно проходящая через Канадский Арктический архипелаг, была отведена к востоку от Гренландии, где обычно образуются глубоководные массы. Это отклонение привело к освежению и ослаблению глубоководной 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 на севере Канады может препятствовать океанским шлюзам и отвлекать водный транспорт из Арктики в Северную Атлантику, - сказал Лофверстром, - а это, в свою очередь, приводит к ослаблению циркуляции океана и холодным условиям у берегов Скандинавии, что этого достаточно, чтобы начать выращивать лед в этом регионе".

"Эти выводы подтверждаются данными о морских отложениях из Северной Атлантики, которые свидетельствуют о существовании ледников на севере Канады за несколько тысяч лет до европейской стороны", - сказала Диана Томпсон, доцент кафедры геонаук Уаризоны. "Записи отложений также показывают убедительные доказательства ослабления глубоководной циркуляции океана до образования ледников в Скандинавии, что аналогично результатам нашего моделирования".

В совокупности эти эксперименты предполагают, что образование морского льда на севере Канады может быть необходимым предшественником оледенения в Скандинавии, пишут авторы.

По словам Лофверстрема, расширение климатических моделей за рамки их традиционного применения для прогнозирования будущего климата дает возможность выявить ранее неизвестные взаимодействия в земной системе, такие как сложное и иногда противоречащее здравому смыслу взаимодействие между ледяными щитами и климатом.

"Вполне возможно, что механизмы, которые мы выявили здесь, применимы ко всем ледниковым периодам, а не только к самому последнему", - сказал он. "Это может даже помочь объяснить более кратковременные холодные периоды, такие как смена холодов Младшего Дриаса (12 900 - 11 700 лет назад), которые сопровождались общим потеплением в конце последнего ледникового периода".

ИСТОЧНИК