Нерегулярное появление ледниковых и межледниковых климатических состояний

Исследователь из Института Альфреда Вегенера (AWI) Питер Кёлер обнаружил, что нерегулярное наступление межледниковых периодов в течение последних 2,6 миллионов лет происходило чаще, чем считалось ранее. Его работа, опубликованная в журнале Nature Communications, вносит важный вклад в понимание фундаментальных изменений климата Земли.

Для понимания роли человека в развитии современного климата необходимо оглянуться далеко назад. Миллионы лет климат колебался между ледниковыми и межледниковыми состояниями с периодом около 41 000 лет, что в основном связано с изменением наклона земной оси. Однако данные свидетельствуют, что за последние 2,6 миллиона лет межледниковья неоднократно «пропускались», и ледниковые периоды на севере, особенно в Северной Америке, длились до 80 000 или 120 000 лет, несмотря на благоприятные изменения в инсоляции. Это указывает, что наклон оси — не единственная причина смены этих состояний.

До сих пор считалось, что отклонения от 41 000-летнего цикла были характерны в основном для последнего миллиона лет. Однако новое исследование показывает, что нерегулярности происходили и в более ранний период — между 2,6 и 1,0 миллионами лет назад. Ключевым стал пересмотр известного набора данных LR04, основанного на анализе изотопов кислорода (¹⁸O/¹⁶O) в раковинах фораминифер из глубоководных отложений. Этот показатель отражает как температуру океана, так и изменение уровня моря из-за роста ледников, что затрудняло точную интерпретацию.

«Если воспринимать набор данных LR04 буквально, вы смешиваете два эффекта — влияние температуры океана и влияние континентального льда, то есть изменение уровня моря. Это делает выводы о чередовании ледниковых периодов неопределенными», — поясняет Питер Кёлер.

Для решения проблемы команда применила компьютерную модель, которая разделяет влияние температуры и уровня моря на концентрацию ¹⁸O (процесс, называемый деконволюцией). Модель также позволяет анализировать, где происходило оледенение — в Северном полушарии или в Антарктиде. Результаты подтвердили нерегулярную последовательность ледниковых и межледниковых периодов в исследуемом интервале.

Это открытие приобретает особую ценность в свете текущего масштабного проекта ЕС Beyond EPICA, целью которого является получение ледяного керна возрастом около 1,5 миллиона лет. Сочетание данных об атмосферной концентрации CO₂ из древнего льда с анализами Кёлера позволит получить ценнейшие сведения о взаимосвязи между колебаниями ледниковых циклов и содержанием парниковых газов в атмосфере, что поможет понять фундаментальные отношения между ними в истории Земли.