научная статья по теме КОЛЕБАНИЯ ЛЕДНИКОВ В ГОЛОЦЕНЕ И ВОЗМОЖНОЕ ВЛИЯНИЕ НА НИХ ОРБИТАЛЬНОГО СИГНАЛА, СОЛНЕЧНОЙ И ВУЛКАНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Геофизика

Текст научной статьи на тему «КОЛЕБАНИЯ ЛЕДНИКОВ В ГОЛОЦЕНЕ И ВОЗМОЖНОЕ ВЛИЯНИЕ НА НИХ ОРБИТАЛЬНОГО СИГНАЛА, СОЛНЕЧНОЙ И ВУЛКАНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ»

Лёд и Снег • 2014 • № 3 (127)

Шлеогляциодогия

УДК 551.324.63

Колебания ледников в голоцене и возможное влияние на них орбитального сигнала, солнечной и вулканической активности и антропогенного воздействия

© 2014 г. О.Н. Соломина

Институт географии РАН, Москва, Томский государственный университет olgasolomina@yandex.ru

Holocene glacier variations and their potential orbital, solar, volcanic and anthropogenic forcings

O.N. Solomina

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow; Tomsk State University

Статья принята к печати 3 июня 2014 г

Антропогенное воздействие на климат, вулканическая активность, голоцен, колебания ледников, орбитальный сигнал, солнечная активность.

Аnthropogenic forcings, glacier fluctuations, Holocene, orbital forcing, solar activity, volcanic forcings.

Амплитуда наступаний ледников в голоцене в Северном полушарии в целом увеличивалась, а в Южном - уменьшалась. Этот тренд объясняется изменениями инсоляции, связанными с орбитальными параметрами Земли. Исключение из этого правила - некоторые районы Центральной Азии, где размеры ледников в голоцене уменьшались. 10-4 тыс. л.н. и в течение первого тысячелетия н.э. (примерно до начала XIII в.) размеры ледников были близки к современным или были меньше их. Этот тренд подтверждается данными о колебаниях верхней и северной границ леса в Северном полушарии в голоцене. Период (7-5 тыс. л.н.), когда ледники имели небольшие размеры, а их наступание почти нигде не зафиксировано, совпадает с периодом отсутствия крупных эксплозивных извержений и низкой солнечной активности. Раннеголоценовые морены (период от 11,1 до 8,1 тыс. л.н.) объединяются в несколько групп и совпадают с циклами Бонда (11,1; 10,3; 9,4; 8,1 тыс. л.н.) и крупными вулканическими извержениями (11,0; 9,5-9,7; 9,1-9,3; 8,0-8,1 тыс. л.н.). Из-за совпадения некоторых извержений с циклами Бонда (которые в свою очередь совпадают с минимумами солнечной активности) влияние вулканической деятельности и солнечной активности трудно разграничить. Влияние солнечной и вулканической активности на поведение ледников в среднем голоцене неочевидно, но в последние два тысячелетия (событие 1,4 тыс. л.н. и малый ледниковый период) корреляция вновь становится заметной. Современное отступание ледников не согласуется с современным орбитальным сигналом, но связано с ростом солнечной активности и концентрации парниковых газов. Колебания ледников в разных районах не обнаруживают глобальной синхронности и строгой периодичности в течение голоцена. Однако отсутствие таких свидетельств может быть связано также с ограничением данных о колебаниях ледников (дискретные ряды, неполнота данных, низкая точность датирования, влияние температуры и осадков на колебания ледников др.).

Early Holocene glacier advances in several regions correspond to Bond's cycles (11.1, 10.3, 9.4, 8.1 ka BP) and climatically effective volcanic eruptions (11.0, 9.5-9.7, 9.1-9.3, 8.0-8.1 ka BP). Orbital forcing over the Holocene is driving the long-term glacier variation trends in the high and mid latitudes of the Northern Hemisphere. In these regions glaciers were generally smaller than now until the beginning of the Neoglacial period (ca 4.0 ka BP). Modern rapid global glacier retreat disagrees with the orbital forcing and is most probably driven by both increase of solar activity and anthropogenic impact.

Введение

Сокращение размеров ледников во всех без исключения горных районах мира, происходящее в последние десятилетия [56], остро ставит вопрос о причинах этого глобального процесса. Важный аспект проблемы — определение вклада естественных и антропогенных факторов, влияющих на современный климат и вызывающих уменьшение размеров оледенения. При решении этой проблемы ключевую роль играют достоверные и надёжные реконструкции поведения ледников в голоцене — т.е. в период, когда внешние условия (очертания материков и океанов, отсутствие больших ледниковых покровов в Северном полушарии, циркуляция атмосферы) были примерно такие, как сейчас. В настоящее время при отступа-

нии ледников из-подо льда вытаивают органические остатки (растительный детрит, макроостатки древесины, археологические артефакты), которые свидетельствуют о меньших размерах оледенения в прошлом. Есть достоверные свидетельства, что в некоторые периоды голоцена, особенно в его начале и середине, ледники были меньше, чем в конце XX в., однако точный размер ледников в прошлом определить трудно.

В последние годы достигнуты заметные успехи в области изучения голоценового оледенения. Это стало возможно, в частности, благодаря новым технологиям датирования ледниковых отложений с помощью космогенных изотопов (10Ве, 26А1, 36С1) [19, 29, 35, 52]. В отличие от традиционного радиоуглеродного датирования эти методы позво-

6 Лёд и Снег, № 3, 2014

ляют получить датировки именно для морен, а не для периодов, благоприятных для формирования органических отложений. Разумеется, это не означает, что традиционные радиоуглеродные датировки больше не используются для палеоклима-тических реконструкций. Напротив, в сочетании с дендрохронологическим методом они позволяют существенно уточнить детали голоценовых колебаний ледников во многих районах, в частности в Альпах [28], в Канадских Кордильерах [41], на Алтае [2]. Особенно важно, что такие реконструкции выполнены в районах, ранее слабо изученных, — в тропиках и Южном полушарии [19, 29, 35, 52]. Важно, однако, учитывать появившиеся недавно сведения о более низкой, чем считалось ранее, скорости накопления космогенных изотопов в низких широтах, что означает удревнение возраста морен на 10-15%.

Новый подход к гляциологическим реконструкциям развивается на основе анализа озёрных отложений, связанных с колебаниями ледников. Он позволяет получать непрерывные данные о динамике высоты границы питания ледников [9, 33, 39]. Важные результаты о колебаниях шельфовых ледников в прошлом получены и на основе анализа морских отложений [16, 22, 23]. Основные задачи настоящей работы — анализ обновлённой базы данных о колебаниях ледников в голоцене и их сопоставление с климатическими «форсингами» — орбитальным, солнечным, вулканическим и антропогенным сигналами. В этой статье приводятся только откалиб-рованные радиоуглеродные датировки с поправками на резервуарный эффект (где это необходимо). Датировки по космогенным изотопам цитируются в том виде, в каком они опубликованы в оригинальных работах (т.е. с уже внесёнными поправками на освещённость и пр.). Все датировки, маркированные как тысячи лет назад, относятся к калиброванным и отсчитываются от 1950 г.

Районы

В обзоре мы воспользовались делением на ледниковые районы, предложенным в последнем отчёте Межправительственной Комиссии Экспертов по изменениям климата [56] (рис. 1). Небольшие различия связаны с тем, что для некоторых выделенных районов голоценовых данных немного, поэтому некоторые районы пришлось объединить (Канадская Арктика, юг Азии). Антарктика, напротив, по понятным причинам разделена на три региона (Восточная, Западная, Антарктический полуостров и острова).

Состояние проблемы

Существует несколько сводок, обобщающих хронологии наступания ледников в голоцене на глобальном и региональном уровнях (табл. 1), которые свидетельствуют, что за последние годы достигнут существенный прогресс в детальности и надёжности реконструкций. Однако, несмотря на это, до сих пор не удаётся определённо судить, насколько синхронными были наступания в разных районах и с какими причинами они были связаны. В исследовании [57] авторы проанализировали пространственную изменчивость температур, осадков и состояния горных ледников для пяти преимущественно холодных эпизодов голоцена (8150—8250, 6950—7050, 6300—6400, 2800—2900 л.н., около 1000 л.н., 700— 800 л.н.) и установили, что эти периоды характеризовались относительно низкой солнечной активностью. Вместе с тем они не отличались глобальным понижением температуры и повсеместными на-ступаниями ледников. Вопрос о синхронности или асинхронности колебаний ледников Южного полушария и Европы в голоцене также дискуссионен [52, 59], поскольку точность датировок морен ещё недостаточна для однозначного толкования полученных результатов. Некоторые авторы считают, что из-за низкой точности датирования мы вообще пока не можем рассчитывать на однозначный ответ о синхронности—асинхронности колебаний ледников в Северном и Южном полушариях [59].

Означает ли это, что попытки поиска закономерностей в голоценовых колебаниях ледников обречены на неудачу? Мы полагаем, что нет, так как в последние годы ситуация несколько изменилась. Во-первых, стали широко применяться методы датирования по космогенным изотопам, которые позволяют датировать собственно морены, т.е. наступания ледников. Во-вторых, появилось много данных по озёрным отложениям, которые дают возможность получить непрерывную летопись изменений ледников, причём не только их наступаний, но и отступаний. И, наконец, в результате отступания в последние десятилетия ледников обнажаются органические остатки, датирование которых даёт информацию о размерах ледников в прошлом.

В этой работе представлен обзор новых данных о колебаниях ледников в голоцене, рассмотрены не только традиционные свидетельства о наступаниях ледников, но и данные о периодах отступания ледников, поскольку именно такое состояние криосферы является аналогом современного состояния. Эти данные сопоставляются с реконструкциями положения верхней и северной

150° 120° 90° 60° 30° э.ш. 0° 30° 60° 90° 120° 150° в.д

Рис. 1. Подразделение на ледниковые районы [56].

Районы: 1 — Аляска; 2 — Запад Канады и США; 3 — Канадская Арктика; 4 — Гренландия; 5 — Исландия; 6 — Шпицберген; 7 — Скандинавия; 8 — Российская Арктика; 9 — Север Азии; 10 — Центральная Европа; 11 — Кавказ и Ближний Восток; 12 — Центральная Азия; 13 — Южная Азия; 14 — низкие широты; 15 — Южные Анды; 16 — Новая Зеландия; 17 — Восточная Антарктика; 18 — Западная Антарктика; 19 — Субантарктика и Антарктический полуостров Fig. 1. The regional divisions [56].

1 - Alaska; 2 - Western Canada and US; 3

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком