Ледниковые периоды Земли.

Фраза «Ледниковый период» плохо определена и часто ею злоупотребляют, поэтому давайте сначала определим состояние климата во время большинства ледниковых периодов. Он называется «Icehouse Earth». Земля находится в ледяном состоянии, когда один или оба полюса покрытыв толстом постоянном ледяном покрове (Scotese 2015). Сегодня оба полюса покрыты льдом круглый год, поэтому вы можете быть удивлены, узнав, что это очень редко в истории Земли. Фактически, из последних 550 миллионов лет у Земли были постоянные ледяные шапки на одном или обоих полюсах только в девяти процентах случаев.

«Ледниковый период» лучше всего определить как длительный с геологической точки зрения (или на миллионы лет) период низких температур. Обычно это приводит к наличию континентальных и полярных ледниковых щитов и альпийских ледников. В настоящее время мы живем в четвертичный ледниковый период, это только пятый значительный и серьезный ледниковый период в известной истории Земли, и до сих пор он длился около 2,6 миллиона лет (технически более 30 миллионов лет назад, когда на Антарктиде появился постоянный лед). . Это самый суровый ледниковый период в фанерозое, геологическое название последних 550 миллионов лет. Ледниковые периоды бывают редко, но люди эволюционировали во время одного из них, поэтому нам это кажется нормальным.

Рисунок 1. Геологическая интерпретация фанерозойских глобальных температур в градусах Цельсия, сделанная Кристофером Скотезом. Вертикальная линия справа, обозначенная «PAW», представляет собой проекцию возможного антропогенного потепления в соответствии с пессимистической климатической моделью МГЭИК. В 2016 году фактическая глобальная средняя температура поверхности Земли составляла около 14,5 градусов Цельсия, как отмечено на графике, в 2019 году температура немного ниже и составляет 14,35 градусов по данным NASA GISS. Названия основных ледниковых периодов были добавлены автором. После (Scotese 2015)

Как показано на Рисунке 1, «нормальная» или «оптимальная» глобальная средняя температура Земли составляет 19,5 ° C или 67 ° F. Это более чем на 5 ° C (9 ° F) теплее, чем сегодня. Последние 550 миллионов лет Земля обычно находилась в зеленой зоне на Рисунке 1, в «теплице» или в оптимальном температурном режиме. Есть пять периодов, когда Земля становилась очень теплой со средней температурой поверхности более 24 градусов Цельсия или 75 градусов по Фаренгейту. Эта область называется «теплицей» и заштрихована красным на рисунке 1. Синяя область на рисунке 1 называется ледник, и мы живем в четвертом или пятом ледниковом периоде.

 Обычно ледниковый период Кару считается одним ледниковым периодом, но в середине он ненадолго возвращается к тепличным условиям. Период резкого похолодания обозначен как «KT Impact Winter »произошла 66 миллионов лет назад и была вызвана столкновением с Землей большого астероида недалеко от полуострова Юкатан на юге Мексики. Выброс из кратера , содержащий большое количество SO ₂ , вызвал внезапное охлаждение Земли и вымирание всех крупных животных, включая динозавров. Это воздействие также знаменует собой конец мелового периода и начало третичного периода. Это не считается ледниковым периодом, так как он слишком короткий. В этой статье юрско-раннемеловой прохладный период будет считаться ледниковым периодом, хотя температуры были недостаточно низкими для перехода в ледниковое состояние в течение какого-либо значительного периода.

Максимальный перепад температуры на Рисунке 1 составляет от 13 до 28 градусов Цельсия или повышение на 15 градусов Цельсия (27 градусов по Фаренгейту) между 280 миллионами лет назад и 250 миллионами лет назад. Это от глубин пермско-каменноугольного ледника до пика триасовой теплицы. Тропические температуры изменяются медленнее, чем полярные, сравните рисунок 1 с рисунком 2.

Рисунок 2. Изменение глобальной температуры в тропиках Скотезе. За последние 550 миллионов лет наблюдалось устойчивое снижение температуры, но за последние 20 миллионов лет тропические температуры повысились на 0,7 градуса по Цельсию, в то время как глобальные температуры упали на четыре градуса до последнего ледникового максимума (LGM) 19000 лет назад и затем увеличился на два градуса до наших дней. Источник: (Scotese 2015).

Как показано на Рисунке 2, глобальная температура тропиков (примерно от 23,5 градусов северной широты до 23,5 градусов южной широты) изменяется меньше, чем средняя глобальная температура всей поверхности Земли (см. Рисунок 1). Это означает, что температуры в полярных регионах сильно варьируются от более теплых периодов до более прохладных. В более прохладные периоды, такие как наш нынешний ледниковый период, полярные температуры достаточно низкие, чтобы лед пережил летние месяцы и, таким образом, образовал постоянные ледяные шапки. Лед отражает больше солнечного лучистого тепла, чем почва или океан под ним, что усиливает охлаждение.

При сегодняшней конфигурации континентов тропики в основном покрыты океанской водой, которая имеет очень высокую теплоемкость, а это означает, что для изменения температуры воды в океане требуется много тепловой энергии. Эта характеристика океанов, плюс охлаждающий эффект воды, испаряющейся с поверхности океана, уносящей значительную тепловую энергию в виде скрытого тепла, снижает или смягчает изменения тропических температур. Но даже когда континенты группируются вокруг экватора, изменение температуры в тропиках меньше, чем на полюсах. 

Кристофер Скотез (Christopher Scotese) создал потрясающую анимацию движения плит и прихода и исчезновения ледниковых периодов в фанерозое, которые можно посмотреть здесь.. Рисунок 3 - это скриншот анимации, показывающий положение континентов 204 миллиона лет назад в позднем триасе. В настоящее время суша покрывает большую часть тропиков, а в тропиках теплее менее чем на три градуса, чем сегодня (рис. 2). Тем не менее, средняя температура поверхности на восемь градусов выше, а это означает, что полярные температуры намного выше, чем сегодня. В настоящее время на обоих полюсах нет ледяных шапок.

Рисунок 3. Масса континентальной суши 204 миллиона лет назад согласно Кристоферу Скотезу. Ни на одном полюсе нет ледяных шапок.

При просмотре анимации Скотеза следует учитывать, что морской лед обычно не оставляет геологических записей. Свидетельства оледенения, такие как полосы (« бороздки », рис. 4) на поверхности скал или аномальные валуны («неровности», рис. 5), которые были перенесены на большие расстояния внутри ледников, обычно не сохраняются от морского льда. В последнее время в Северной Атлантике айсберги, отколовшиеся из Гренландии, могут выносить в океан неровности, которые можно увидеть в подводных кернах. Но для их интерпретации требуются значительные знания о течениях и природе скал подо льдом в Гренландии, которых у нас нет для более древних оледенений. Это также требует сохранения отложений, содержащих неровности. Более старые породы не сохранились на дне океана из-за субдукции плит в океанских желобах.