paleoşinografi - Paleoceanography

Paleoşinografi tarihinin çalışmadır okyanuslar içinde jeolojik dolaşım, ilgili geçmişten kimya , biyoloji , jeoloji ve kalıpları çökeltme ve biyolojik üretkenlik. Çevre modelleri ve farklı vekiller kullanan paleo-oşinografik çalışmalar , geçmiş iklimin çeşitli aralıklarla yeniden yapılandırılmasıyla , bilim camiasının okyanus süreçlerinin küresel iklimdeki rolünü değerlendirmesini sağlar . Paleoceanographic araştırma da yakından paleoklimatoloji bağlıdır .

Bilgi kaynağı ve yöntemleri

Paleoceanography , dünya okyanuslarının geçmiş durumu ve evrimi hakkında bilgi çıkarmanın bir yolu olarak vekil yöntemlerini kullanır . Çeşitli jeokimyasal proxy araçları, uzun zincirli organik molekülleri (örneğin alkenonlar ), kararlı ve radyoaktif izotopları ve eser metalleri içerir. Ek olarak, tortu çekirdekleri de yararlı olabilir; paleoşinografi alanı sedimantoloji ve paleontoloji ile yakından ilişkilidir .

Deniz yüzeyi sıcaklığı

Deniz yüzeyi sıcaklığı (SST) kayıtları, oksijen izotop oranları ve planktondan kabuk salgılarındaki magnezyumun kalsiyuma (Mg/Ca) oranı kullanılarak derin deniz tortul çekirdeklerinden , alkenon gibi uzun zincirli organik moleküllerden, deniz yüzeyinden elde edilebilir. deniz yüzeyine yakın tropikal mercanlar ve yumuşakça kabuklarından.

Oksijen izotop oranları (δ ¹⁸ O) , sıcaklığın izotop oranı üzerindeki etkisi nedeniyle SST'nin yeniden yapılandırılmasında faydalıdır. Plankton, kabuklarını oluştururken oksijen alır ve deniz suyuyla termodinamik dengede olmaları koşuluyla, daha sıcak sularda oluştuğunda δ ¹⁸ O'larında daha az zenginleşir . Bu kabuklar çöktüğünde , okyanus tabanında batar ve δ ¹⁸ O, geçmiş SST'leri çıkarmak için kullanılabilen tortular oluştururlar. Bununla birlikte, oksijen izotop oranları mükemmel vekiller değildir. Kıtasal buz tabakalarında tutulan buzun hacmi δ ¹⁸ O'nun bir etkisi olabilir . Daha düşük δ ¹⁸ O değerleri ile karakterize edilen tatlı su , kıta buz tabakalarında hapsolur, böylece buzul dönemlerinde deniz suyu δ ¹⁸ O yükselir ve kalsit kabukları bu zamanlarda oluşan daha büyük bir δ ¹⁸ O değerine sahip olacaktır.

İkame magnezyum kalsiyum yerine CaCO ₃ kabukları kabukları oluşturulmuş olan SST için bir vekil olarak kullanılabilir. Mg/Ca oranları, birkaçını saymak gerekirse, yaşamsal etkiler, kabuk temizleme ve ölüm sonrası ve çökelme sonrası çözünme etkileri gibi sıcaklıktan başka birçok etkili faktöre sahiptir. Diğer etkiler bir yana, Mg/Ca oranları son buzul döneminde meydana gelen tropik soğumayı başarıyla ölçmüştür.

Alkenonlar , fotosentetik algler tarafından üretilen uzun zincirli, karmaşık organik moleküllerdir. Sıcaklığa duyarlıdırlar ve deniz tortullarından elde edilebilirler. Alkenonların kullanımı, SST ve algler arasında daha doğrudan bir ilişkiyi temsil eder ve CaCO ₃ çalışmalarında ihtiyaç duyulan biyotik ve fiziksel-kimyasal termodinamik ilişkilerin bilinmesine dayanmaz . Alkenon kullanmanın bir diğer avantajı da fotosentez ürünü olması ve üst yüzey tabakalarının güneş ışığında oluşmasını gerektirmesidir. Bu nedenle, yüzeye yakın SST'yi daha iyi kaydeder.

dip su sıcaklığı

Derin deniz sıcaklık geçmişini çıkarmak için en yaygın olarak kullanılan proxy , bentik foraminifer ve ostrakodlardaki Mg/Ca oranlarıdır . Mg/Ca oranlarından çıkarılan sıcaklıklar, geç Pleistosen buzul dönemleri boyunca derin okyanusun 3 °C'ye kadar soğutulduğunu doğrulamıştır. Kayda değer bir çalışma, Lear ve ark. [2002] altı farklı bentik foraminiferden (konuma bağlı olarak) çeşitli derinlikleri kapsayan 9 yerde dip su sıcaklığını Mg/Ca oranlarına kalibre etmek için çalıştı. Yazarlar, üstel bir form alan Mg/Ca oranlarının dip su sıcaklığını kalibre eden bir denklem buldular:

${\displaystyle \mathrm {Mg/Ca} =0.867\pm 0.049*\exp(0.109\pm 0.007*\mathrm {BWT} ):}$

burada Mg/Ca, bentik foraminiferde bulunan Mg/Ca oranıdır ve BWT, dip su sıcaklığıdır.

Sediment Kayıtları

Sediment kayıtları bize geçmişimizle ilgili çok şey anlatabilir ve geleceğe yönelik çıkarımlarda bulunmamıza yardımcı olabilir. Her ne kadar bu paleoşinografi alanı, 1930'lara ve daha öncesine giden bazı araştırmalarla yeni bir şey değil. Modern zaman ölçeğinde rekonstrüktif araştırmalar, tortu çekirdek tarama yöntemlerini kullanarak ilerlemiştir. Bu yöntemler, Antarktika'daki buz çekirdeği kayıtları ile yapılanlara benzer araştırmaları mümkün kılmıştır. Bu kayıtlar, toplam diatom bolluğunu ölçmek gibi paleoüretkenlik yöntemlerini kullanarak belirli bir zamanda mevcut organizmaların nispi bolluğu hakkında bilgi verebilir. Kayıtlar ayrıca Deschamps ve diğerleri gibi tarihi hava durumu modelleri ve okyanus sirkülasyonu hakkında bilgi verebilir. Chukchi-Alaska ve Kanada Beaufort Marjinlerinden tortu kayıtları üzerine yaptıkları araştırma ile tanımlandı.

Tuzluluk

Tuzluluk , paleorekortlardan çıkarılması daha zor bir miktardır. Çekirdek kayıtlardaki döteryum fazlalığı, deniz yüzeyi tuzluluğunun oksijen izotoplarından daha iyi bir çıkarımını sağlayabilir ve diatomlar gibi belirli türler, belirli tuzluluk rejimleriyle sınırlı diyatomların nispi bolluğu nedeniyle yarı niceliksel bir tuzluluk kaydı sağlayabilir. Küresel su döngüsünde ve Kuzey Atlantik ile okyanusların tuzluluk dengesinde değişiklikler oldu ve daha tuzlu hale geldi ve alt tropikal Hint ve Pasifik okyanusları daha az tuzlu hale geldi. Su döngüsündeki değişikliklerle birlikte, tuz ve haloklinlerin dikey dağılımında da değişiklikler olmuştur. Büyük tatlı su akınları ve değişen tuzluluk da deniz buzu boyutundaki azalmaya katkıda bulunabilir.

okyanus sirkülasyonu

Geçmişteki okyanus sirkülasyonunu ve bu dolaşımdaki değişiklikleri anlamak için çeşitli proxy yöntemleri kullanılmıştır. Bunlar arasında karbon izotop oranları , kadmiyum / kalsiyum (Cd/Ca) oranları, protaktinyum / toryum izotopları ( ²³¹ Pa ve ²³⁰ Th), radyokarbon aktivitesi (δ ¹⁴ C), neodimyum izotopları ( ¹⁴³ Nd ve ¹⁴⁴ Nd) ve ayrıştırılabilir silt ( 10 ile 63 μm arasında derin deniz tortusu fraksiyonu). Karbon izotopu ve kadmiyum/kalsiyum oranı vekilleri kullanılır, çünkü oranlarındaki değişkenlik kısmen derin su oluşumunun kaynağıyla ilgili olan dip-su kimyasındaki değişikliklerden kaynaklanır. Ancak bu oranlar, sirkülasyon çıkarımlarını karmaşıklaştıran biyolojik, ekolojik ve jeokimyasal süreçlerden etkilenir.

Dahil edilen tüm vekiller, meridyen devrilme dolaşımının davranışını anlamada faydalıdır . Örneğin, McManus ve ark. [2004] , son buzul döneminde Atlantik Meridyonel Devrilme Dolaşımının neredeyse (veya tamamen) kapatıldığını göstermek için protaktinyum / toryum izotoplarını ( ²³¹ Pa ve ²³⁰ Th) kullandı. ²³¹ Pa ve ²³⁰ Th'nin her ikisi de deniz suyunda çözünmüş uranyumun radyoaktif bozunmasından oluşur, ²³¹ Pa su sütununda ²³⁰ Th'den daha uzun süre desteklenmiş halde kalabilir : ²³¹ Pa ~100–200 yıl, ²³⁰ Th ise bir ~20-40 yıl. Günümüz Atlantik Okyanusunda ve mevcut devrilme sirkülasyonunda, kısa kalma süresi nedeniyle Güney Okyanusu'na ²³⁰ Th taşıması minimum, ²³¹ Pa taşıması yüksektir. Bu , McManus ve diğerleri tarafından bulunan nispeten düşük ²³¹ Pa / ²³⁰ Th oranları ile sonuçlanır . [2004] 33N 57W'de bir çekirdekte ve 4,5 km derinlikte. Buzul dönemlerinde devrilme sirkülasyonu (varsayımsal olarak) kapandığında , ²³¹ Pa'nın Güney Okyanusu'na kaldırılamaması nedeniyle ²³¹ Pa / ²³⁰ Th oranı yükselir . McManus et al. [2004] ayrıca , iklim tarihinde zayıflayan bir devrilme devrinin yaşandığı düşünülen bir başka dönem olan Genç Dryas olayı sırasında ²³¹ Pa / ²³⁰ Th oranında küçük bir artışa dikkat çekiyor .

Asitlik, pH ve alkalilik

Bor izotop oranları (δ ¹¹ B) 'de bin yıllık bir zaman ölçeği asit değişiklikleri, yanı, her iki son anlaması için kullanılabilir pH esas tarafından zorlanır Okyanusu, ve alkali atmosferik CO ₂ konsantrasyonu ve bikarbonat okyanusta iyon konsantrasyonunun . δ ¹¹ B iklim gibi bir değişkenliğe bu okyanus pH değişmesine güneybatı Pacific'ten mercan ve gösterir belirlenmiştir Pasifik on yıllık salınım (PDO) etkisini ayarlayabilen okyanus asitleştirme artan atmosferik CO ₂ konsantrasyonları. Δ diğer bir uygulaması, ¹¹ , plankton kabuklarında B atmosferik CO için dolaylı bir vekil olarak kullanılabilir ₂ son birkaç milyon yıl boyunca konsantrasyonları.

Ayrıca bakınız

• oşinografi
• paleoklimatoloji

Referanslar

Dış bağlantılar

• İlgili Medya paleoseanografide Wikimedia Commons