den midterste Pleistocænovergang: egenskaber, mekanismer og implikationer for langsigtede ændringer i atmosfærisk pCO2

fremkomsten af lavfrekvent, høj amplitude, kvasi – periodisk (kurs 100-kyr) glacial variabilitet under den midterste Pleistocen i fravær af nogen signifikant ændring i orbital tvang indikerer en grundlæggende ændring internt i klimasystemet. Denne mellemste Pleistocæn overgang (MPT) begyndte 1250 ka og var færdig med 700 ka. Dens begyndelse var ledsaget af fald i havoverfladetemperaturer (SST ‘ er) i de nordatlantiske og tropiske havområder og af en stigning i afrikansk og asiatisk tørhed og monsoonal intensitet. Under MPT steg det langsigtede gennemsnitlige isvolumen gradvist med 50 m havniveauækvivalent, mens lavfrekvent isvolumenvariabilitet oplevede en 100-kyr-stilstand centreret om 1000 ka efterfulgt af dens genopståelse af 900 ka, skønt som et bredt magtbånd snarere end en smal, vedvarende 100-kyr-cyklus. Yderligere ændringer ved 900 ka indikerer, at dette er en vigtig tid under MPT, begyndende med en 80-kyr begivenhed med ekstrem SST-afkøling efterfulgt af den delvise genopretning og efterfølgende stabilisering af langsigtede Nordatlantiske og tropiske ocean-SST-variationer, hvilket øger SST-variabiliteten i det sydlige Ocean primært forbundet med varmere mellemis, tabet af permanent subpolær havisdækning og fremkomsten af lavfrekvent variation i Stillehavs-SST ‘ er og global dybhavscirkulation. Siden 900 ka har isark været den eneste komponent i klimasystemet, der udviser konstant lavfrekvent variation. Med undtagelse af en næsten universel organisering af lavfrekvent effekt forbundet med marine isotopstadier 11 og 12, alle andre komponenter viser en inkonsekvent fordeling af effekt i frekvenstidsrum, hvilket antyder et meget ikke-lineært systemrespons på orbital og isarktvingning.

de fleste hypoteser for MPT ‘ s oprindelse påberåber sig et svar på en langvarig afkøling, muligvis induceret af faldende atmosfærisk pCO2. Ingen af disse hypoteser, imidlertid, tegner sig for den geologiske begrænsning, at de tidligste iskapper på den nordlige halvkugle dækkede et lignende eller større område end dem, der fulgte MPT. I betragtning af at MPT var forbundet med en stigning i isvolumen, denne begrænsning kræver, at isark efter MPT var væsentligt tykkere end isark før MPT, hvilket indikerer en ændring i subglaciale forhold, der påvirker isdynamikken. Vi gennemgår beviser til støtte for hypotesen om, at en sådan stigning i istykkelse forekom, da krystallinsk prækambrisk Skjoldgrund blev udsat for glacial erosion af en tyk kappe af regolit. Denne eksponering af et højfriktionssubstrat forårsagede tykkere isark med en ledsagende ændring i deres reaktion på orbitaltvinget. Marine kulstofisotopdata indikerer en hurtig overførsel af organisk kulstof til uorganisk kulstof i havsystemet under MPT. Hvis dette kulstof kom fra terrigenøse kilder, en stigning i atmosfærisk pCO2 ville være sandsynligt, hvilket er uforeneligt med bevis for udbredt afkøling, tilsyneladende hurtig kulstofoverførsel fra jordbaserede kilder er vanskelig at forene med gradvis erosion af regolit. En mere sandsynlig kilde til organisk kulstof og næringsstoffer (som ville afbøde pCO2-stigning) er fra hylde og øvre skråning marine sedimenter, som blev fuldt eksponeret for første gang i millioner af år som reaktion på fortykning af isark og faldende forseglinger under MPT. Modellering indikerer, at regolith erosion og resulterende eksponering af krystallinsk grundfjeld ville medføre en stigning i langsigtede silikat forvitringshastigheder, i god overensstemmelse med marine Sr og os isotopiske optegnelser. Vi bruger en kulstofcyklusmodel til at vise, at en stigning efter MPT i silikatforvitringshastigheder ville sænke atmosfærisk pCO2 med 7-12 ppm, hvilket antyder, at den ledsagende afkøling kan have været en vigtig feedback til at forårsage MPT.