a középső pleisztocén átmenet: jellemzők, mechanizmusok és következmények a légköri pCO2 hosszú távú változásaira

az alacsony frekvenciájú, nagy amplitúdójú, kvázi – periodikus (100 kyr) glaciális változékonyság megjelenése a középső pleisztocén alatt, az orbitális kényszerítés jelentős változásának hiányában, az éghajlati rendszer alapvető változását jelzi. Ez a középső pleisztocén átmenet (MPT) 1250 ka-val kezdődött és 700 ka-val fejeződött be. Kezdetét a tengerfelszín hőmérsékletének (SST) csökkenése kísérte az Atlanti-óceán északi részén és a trópusi-óceáni térségben, valamint az afrikai és ázsiai szárazság és a monszun intenzitásának növekedése. Az MPT során a hosszú távú átlagos jégmennyiség fokozatosan növekedett 50 m tengerszint-ekvivalensvel, míg az alacsony frekvenciájú jégmennyiség változékonysága 100 kyr-es szünetet tapasztalt, amelynek középpontjában 1000 ka állt, majd újra megjelent, 900 ka, bár széles hatalmi sávként, nem pedig keskeny, tartós 100 kyr ciklusként. A 900 ka-nál bekövetkezett további változások azt jelzik, hogy ez fontos időszak az MPT során, kezdve egy 80 kyr-es szélsőséges SST-lehűléssel, amelyet a hosszú távú Észak-atlanti és trópusi óceáni SST-k részleges helyreállítása és ezt követő stabilizálása követ, a Déli-óceán SST-változékonyságának növekedése elsősorban a melegebb interglaciálisokkal, az állandó szubpoláris tengeri jégtakaró elvesztésével, valamint a csendes-óceáni SST-k alacsony frekvenciájú változékonyságának megjelenésével és a globális mélytengeri keringéssel. 900 ka óta a jégtakarók az éghajlati rendszer egyetlen alkotóeleme, amely következetes alacsony frekvenciájú változékonyságot mutat. A tengeri izotópok 11.és 12. fázisához kapcsolódó alacsony frekvenciájú energia szinte univerzális szerveződésének kivételével az összes többi komponens következetlen energiaeloszlást mutat a frekvencia-idő térben, ami erősen nemlineáris rendszerválaszra utal az orbitális és a jégtakaró kényszerítésére.

az MPT eredetére vonatkozó legtöbb hipotézis hosszú távú hűtésre ad választ, amelyet valószínűleg a légköri pCO2 csökkenése indukál. Ezen hipotézisek egyike sem, azonban, figyelembe veszi azt a geológiai kényszert, hogy a legkorábbi északi félteke jégtakarói hasonló vagy nagyobb területet fedtek le, mint az MPT-t követők. Tekintettel arra, hogy az MPT a jégmennyiség növekedésével járt, ez a korlátozás megköveteli, hogy az MPT utáni jéglapok lényegesen vastagabbak legyenek, mint az MPT előtti jéglapok, jelezve a jégdinamikát befolyásoló szubglaciális körülmények változását. Áttekintjük a bizonyítékokat annak a hipotézisnek a alátámasztására, hogy a jégvastagság ilyen növekedése akkor következett be, amikor a kristályos prekambriumi pajzs alapkőzet egy vastag regolit köpeny jeges eróziója által lett kitéve. A nagy súrlódású szubsztrátumnak ez a kitettsége vastagabb jéglemezeket okozott, ezzel együtt megváltozott a pályakényszerítésre adott válaszuk. A tengeri szén-izotóp adatok azt mutatják, hogy a szerves szén gyorsan átjut az óceánrendszerben a szervetlen szénbe az MPT során. Ha ez a szén terrigén forrásokból származik, a légköri pCO2 növekedése valószínű, ami nincs összhangban a széles körű hűtés bizonyítékaival, a földi forrásokból látszólag gyors szénátadást nehéz összeegyeztetni a regolit fokozatos eróziójával. A szerves szén és tápanyagok valószínűbb forrása (amely mérsékelné a pCO2 emelkedését) a polc és a felső lejtő tengeri üledékeiből származik, amelyek évmilliók óta először voltak teljes mértékben kitéve az MPT során a megvastagodó jégtakarók és a leeső tengerszintek hatására. A modellezés azt mutatja, hogy a regolit erózió és a kristályos alapkőzet ebből eredő expozíciója a hosszú távú szilikát időjárási arányának növekedését eredményezné, jó egyetértésben a marine Sr és az Os izotópos nyilvántartásaival. Szénciklus-modellt használunk annak bemutatására, hogy a szilikát időjárási sebességének MPT utáni növekedése csökkentené a légköri PCO-T2 7-12 ppm-rel, ami arra utal, hogy a kísérő hűtés fontos visszacsatolás lehetett az MPT kiváltásában.