ОРБИТАЛЬНАЯ КОРРЕКТИРОВКА ГЕОТЕРМИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ ПАЛЕОКЛИМАТА
https://doi.org/10.7868/S0373244417030057
Аннотация
Предложен новый метод повышения точности датировок геотермических реконструкций палеоклимата, основанный на совместной инверсии поверхностных палеотемператур и изменений теплового потока через земную поверхность и сопоставлении последних с вариациями внешнего радиационного воздействия на длинных временных шкалах. Разработанный алгоритм схож с методикой орбитальной подгонки для изотопных температурных хронологий, однако имеет существенное преимущество: для уточнения хронологий палеоклиматических реконструкций сопоставляются две энергетические характеристики, что способствует адекватному учету задержки температурной реакции на изменение внешнего радиационного воздействия. Методика наиболее применима к палеоклиматическим реконструкциям масштаба нескольких десятков тысяч лет. Алгоритм следует применять с осторожностью в районах древних оледенений. Методика реализована на примере реконструированной на Урале температурной истории земной поверхности за последние 35 тыс. лет. Применение орбитальной корректировки геотермических реконструкций позволило достичь корреляции 99% между изменениями теплового потока через земную поверхность и инсоляции в интервале 35–6 тыс. лет назад, оставаясь в рамках естественной изменчивости теплофизических параметров разреза.
Об авторах
А. А. Горностаева
Институт геофизики УрО РАН, Екатеринбург
Россия
Россия
А. Н. Антипин
Институт геофизики УрО РАН, Екатеринбург
Россия
Россия
Список литературы
1. Волков Ю.В., Тартаковский В.А. Алгоритм синхронизации хронологических рядов // Изв. Томского политехнического университета. 2009. Т. 315. № 5. С. 61–64.
2. Горностаева А.А. Алгоритм расчета изменений теплового потока через земную поверхность по данным об изменениях температуры земной поверхности // Уральский геофизический вестник. 2014. № 1. С. 37–45.
3. Демежко Д.Ю. Геотермический метод реконструкции палеоклимата (на примере Урала). Екатеринбург: УрО РАН, 2001. 143 с.
4. Демежко Д.Ю., Горностаева А.А. Реконструкция долговременных изменений теплового потока через земную поверхность по данным геотермии глубоких скважин // Геология и геофизика. 2014. T. 55. № 12. С. 1841–1846.
5. Демежко Д.Ю., Горностаева А.А. Реконструкция изменений теплового потока через земную поверхность на Урале по геотермическим и метеоданным // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13. № 4. С. 21–40.
6. Демежко Д.Ю., Горностаева А.А., Тарханов Г.В., Есипко О.А. Реконструкция температурной истории земной поверхности за последние 30000 лет по данным термометрии Онежской параметрической скважины // Геофизические исследования. 2013. Т. 14. № 2. С. 38–48.
7. Демежко Д.Ю., Соломина О.Н. Изменения темпера- туры земной поверхности на о. Кунашир за последние 400 лет по геотермическим и древесно-кольцевым данным // Доклады Академии наук. 2009. Т. 426. № 2. С. 240–243.
8. Методы палеогеографических реконструкций: Методическое пособие / Колл. авторов: Блюм Н. С., Болиховская Н. С., Большаков В.А., Глушанкова Н. И., Каплин П.А., Клювиткина Т. С., Маркова А. К., Николаев С.Д., Новичкова Е.А., Полякова Е. И., Поротов А. В., Свиточ А.А., Судакова Н. Г., Талденкова Е. Е., Фаустов С. С., Янина Т.А. / Под ред. П.А. Каплина, Т.А. Яниной. М.: Географический факультет Моск. гос. ун-та, 2010. 430 с.
9. Сидорова О.В., Наурзбаев М.М., Ваганов Е.А. Динамика климата позднего голоцена севера Евразии по данным ледниковых кернов Гренландии и длительных древесно-кольцевых хронологий // Изв. РАН. Сер. геогр. 2007. № 1. С. 95–106.
10. Bender M.L. Orbital tuning chronology for the Vostok climate record supported by trapped gas composition // Earth Planet. Sci. Lett., 204, 2002. P. 275–289.
11. Bennett W.B., Wang J., and Bras R.L. Estimation of global ground heat flux // J. of Hydrometeorology. 2008. Vol. 9 (4). P. 744–759.
12. Beltrami H. Surface heat flux histories from inversion of geothermal data: Energy balance at the Earth’s surface // J. of Geophys. Res.: Solid Earth. 2001. Vol. 106. № B10. P. 21979–21993.
13. Beltrami H., Smerdon J.E., Pollack H.N., and Huang S. Continental heat gain in the global climate system // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29. № 8. P. 8–1–8–3.
14. Berger A. and Loutre M.F. Insolation values for the climate of the last 10 million of years // Quaternary Sciences Review. 1991. Vol. 10. № 4. P. 297–317. http://gcmd.nasa.gov/records/GCMD_EARTH_ LAND_NGDC_PALEOCLIM_INSOL.html.
15. Bodri L. and Cermak V. Borehole climatology. A new method on how to reconstruct climate. Elsevier Science, 2007. 352 pp.
16. Cermak V. Underground temperature and inferred climatic temperature of the past millennium // Palaeogoegr. Palaeoclim. Palaeoecol. 1971. № 10. P. 1–19.
17. Dahl-Jensen D., Mosegaard K., Gundestrup N., Clow G.D., Johnsen S. J., Hansen A.W., and Balling N. Past temperatures directly from the Greenland Ice Sheet // Science. 1998. № 282. P. 268–271.
18. Demezhko D. Yu. and Golovanova I.V. Climatic changes in the Urals over the past millennium – an analysis of geothermal and meteorological data // Climate of the Past. 2007. № 3. P. 237–242.
19. Demezhko D.Y. and Gornostaeva A.A. Late Pleistocene– Holocene ground surface heat flux changes reconstructed from borehole temperature data (the Urals, Russia) // Climate of the Past. 2015. № 11. P. 647–652. doi:10.5194/cp-11–647–2015.
20. Demezhko D. Yu., Gornostaeva A.A., Tarkhanov G.V., and Esipko O.A. 30.000 years of ground surface temperature and heat flux changes in Karelia reconstructed from borehole temperature data // Bulletin of Geography. 2013. № 6. P. 7–25.
21. Demezhko D. Yu. and Shchapov V.A. 80.000 years ground surface temperature history inferred from the temperature-depth log measured in the superdeep hole SG-4 (the Urals, Russia) // Global and Planetary Change. Vol. 29. № 1–2. 2001. P. 219–230.
22. Douglass D. H. and Knox R.S. Ocean heat content and Earth’s radiation imbalance. II. Relation to climate shifts // Physics Letters A. 2012. Vol. 376. № 14. P. 1226–1229.
23. Dreyfus G.B., Parrenin F., Lemieux-Dudon B., Durand G., Masson-Delmotte V., Jouzel J., Barnola J.-M., Panno L., Spahni R., Tisserand A., Siegenthaler U., and Leuenberger M. Anomalous flow below 2700m in the EPICA Dome C ice core detected using 18O of atmospheric oxygen measurements // Climate of the Past. 2007. Vol. 3. P. 341–353.
24. Durham W.B., Mirkovich V.V., and Heard H.C. Thermal diffusivity of igneous rocks at elevated pressure and temperature // J. Geophys. Res. Solid Earth (1978– 2012). 1987. № 92. P. 11615–11634.
25. Fudge T.J., Waddington E.D., Conway H., Lundin J.M.D., and Taylor K. Interpolation methods for Antarctic icecore timescales: application to Byrd, Siple Dome and Law Dome ice cores // Climate of the Past. 2014. № 10. P. 1195–1209. doi:10.5194/cp-10–1195–2014.
26. Gornostaeva A.A. and Demezkho D. Yu. Recovery from the Little Ice Age in the Urals and Eastern Europe: Geothermal evidences // Geography, Environment, Sustainability. 2013. Vol. 6. № 1. P. 29–36.
27. Huang S. 1851–2004 annual heat budget of the continental landmasses // Geophys. Res. Lett. 2006. № 33. L04707. doi:10.1029/2005GL025300.
28. Huang S., Pollack H.N., and Shen P.-Y. Temperature trends over the past five centuries reconstructed from borehole temperatures // Nature. 2000. Vol. 403. P. 756–758.
29. Lachenbruch A.H. and Marshall B.V. Changing climate: Geothermal evidence from permafrost in the Alaska Arctic // Science. 1986. Vol. 234. P. 689–696.
30. Martinson D.G., Pisias N.G., Hays J.D., Imbrie J., Moore T.C., and Shackleton N. J. Age dating and the orbital theory of the ice ages: development of a high-resolution 0–300000 years chronostratigraphy // Quat. Res. 1987. Vol. 27. P. 1–30.
31. Parrenin F., Barnola J.-M., Beer J., Blunier T., Castellano E., Chappellaz J., Dreyfus G., Fische H., Fujita S., Jouzel J., Kawamura K., Lemieux-Dudon B., Loulergue L., Masson-Delmotte V., Narcisi B., Petit J.-R., Raisbeck G., Raynaud D., Ruth U., Schwander J., Severi M., Spahni R., Steffensen J.P., Svensson A., Udisti R., Waelbroeck C., and Wolff E. The EDC3 chronology for the EPICA Dome C ice core // Climate of the Past. 2007. № 3. P. 485–497. doi:10.5194/cp-3–485–2007.
32. Peixóto J.P. and Oort A.H. Physics of climate // Rev. Mod. Phys. 1984. Vol. 56. № 3. P. 365–429.
33. Pielke Sr.R.A. Heat storage within the Earth system // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2003. Vol. 84. № 3. P. 331–335.
34. Pollack H.N., Huang S., and Smerdon J.E. Five centuries of climate change in Australia: The view from underground // J. of Quaternary Sci. 2006. Vol. 21 (7). P. 701–706.
35. Shackleton N. The 100.000-year ice-age cycle identified and found to lag temperature, carbon dioxide, and orbital eccentricity // Science. Vol. 289. 2000. P. 1897–1902.
36. Wang J. and Bras R.L. Ground heat flux estimated from surface soil temperature // J. Hydrol. 1999. Vol. 216. P. 214–226.
Рецензия
Для цитирования:
Горностаева А.А., Антипин А.Н. ОРБИТАЛЬНАЯ КОРРЕКТИРОВКА ГЕОТЕРМИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ ПАЛЕОКЛИМАТА. Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2017;(3):58-64. https://doi.org/10.7868/S0373244417030057
For citation:
Gornostaeva A.A., Antipin A.N. ORBITAL TUNING OF PALEOCLIMATE GEOTHERMAL RECONSTRUCTIONS. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 2017;(3):58-64. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S0373244417030057
Просмотров:
388
Послать статью по эл. почте 
+7-977-804-81-87