Keski – Pleistoseenimuutos: ominaisuudet, mekanismit ja vaikutukset ilmakehän pCO2: n pitkäaikaisiin muutoksiin

matalataajuisen, korkean amplitudin, kvasijaksoisen (∼100-kyr) jäätikkövaihtelun syntyminen keskisellä Pleistoseenilla ilman merkittävää muutosta orbitaalipakotteessa osoittaa perustavaa laatua olevan muutoksen ilmastojärjestelmän sisällä. Tämä keskimmäinen Pleistoseenisiirtymä (MPT) alkoi 1250 ka ja oli valmis 700 ka. Sen puhkeamiseen liittyi meren pintalämpötilojen lasku Pohjois-Atlantilla ja trooppisen valtameren nousualueilla sekä Afrikan ja Aasian kuivuuden ja monsoonisen voimakkuuden lisääntyminen. Aikana MPT, pitkän aikavälin keskimääräinen jään tilavuus kasvoi vähitellen ∼50 m merenpinnan tasolla vastaava, kun taas matalataajuisen jään tilavuus vaihtelu kokenut 100-kyr lull keskitetty 1000 ka seurasi sen uudelleen ilmaantuminen ∼900 ka, vaikka laaja kaistalla voimaa sijaan kapea, jatkuva 100-kyr sykli. 900 ka: n lisämuutokset osoittavat, että tämä on tärkeä aika MPT: n aikana, alkaen 80 kyr: n äärimmäisestä SST: n jäähtymisestä, jota seuraa Pohjois-Atlantin ja trooppisen valtameren pitkän aikavälin SST: n osittainen toipuminen ja sen jälkeen vakiintuminen, eteläisen valtameren SST: n vaihtelun lisääntyminen, joka liittyy ensisijaisesti lämpimämpiin interglasiaaleihin, pysyvän subpolaarisen meri-jääpeitteen häviäminen ja matalataajuisen vaihtelun syntyminen Tyynenmeren SST: issä ja maailmanlaajuisessa syvänmeren liikkeessä. 900 ka: n jälkeen jäätiköt ovat olleet ainoa ilmastojärjestelmän osa, jossa esiintyy jatkuvaa matalataajuista vaihtelua. Lukuun ottamatta lähes yleispätevää matalataajuisen tehon organisaatiota, joka liittyy merellisiin isotooppivaiheisiin 11 ja 12, kaikki muut komponentit osoittavat epäyhtenäistä voimanjakoa taajuus-aika-avaruudessa, mikä viittaa erittäin epälineaariseen systeemin vasteeseen kiertoradan ja jäätikön pakotukseen.

useimmat MPT: n alkuperää koskevat hypoteesit viittaavat vasteeseen pitkäaikaiseen jäähtymiseen, joka mahdollisesti johtuu ilmakehän pCO2: n vähenemisestä. Mikään näistä hypoteeseista ei kuitenkaan selitä sitä geologista rajoitetta, että varhaisimmat pohjoisen pallonpuoliskon jäätiköt kattoivat vastaavan tai suuremman alueen kuin MPT: tä seuranneet. Koska MPT liittyi jään tilavuuden kasvuun, tämä rajoitus edellyttää, että MPT: n jälkeiset jäätiköt olivat huomattavasti paksumpia kuin MPT: tä edeltävät jäätiköt, mikä viittaa jään dynamiikkaan vaikuttaviin subglasiaalisiin olosuhteisiin. Käymme läpi todisteita sen hypoteesin tueksi, että tällainen jäänpaksuuden kasvu tapahtui, kun kiteinen Prekambrinen kilven kallioperä altistui jäätikön eroosiolle paksun regoliitin vaipassa. Tämä suuren kitkan Alustan altistuminen aiheutti paksumpia jäätiköitä, jolloin niiden reaktio kiertoradan pakottamiseen muuttui. Merihiilen isotooppitiedot viittaavat orgaanisen hiilen nopeaan siirtymiseen epäorgaaniseen hiileen valtamerten järjestelmässä MPT: n aikana. Jos tämä hiili tuli terrigenous lähteistä, kasvu ilmakehän pCO2 olisi todennäköistä, mikä on ristiriidassa todisteita laajamittaisesta jäähtymisestä, ilmeisesti nopea hiilen siirto maanpäällisistä lähteistä on vaikea sovittaa yhteen asteittainen eroosio regolith. Todennäköisempi orgaanisen hiilen ja ravinteiden lähde (joka hillitsisi pCO2: n nousua) on hylly-ja ylärinteiden merisedimenteistä, jotka altistuivat täysin ensimmäistä kertaa miljooniin vuosiin MPT: n aikana paksunevien jääpeitteiden ja laskevien meritasanteiden vuoksi. Mallinnus osoittaa, että regoliittieroosio ja siitä johtuva kiteisen kallioperän altistuminen aiheuttaisi silikaattien pitkän aikavälin sään nopeutumisen lisääntymisen, hyvässä yhteisymmärryksessä marine Sr ja Os isotopic Recordsin kanssa. Käytämme hiilisyklimallia osoittaaksemme, että MPT: n jälkeinen silikaatin sääennusteen kasvu alentaisi ilmakehän pCO2: ta 7-12 ppm: llä, mikä viittaa siihen, että siihen liittyvä jäähdytys on saattanut olla tärkeä palaute MPT: n aiheuttamisessa.