Механизм, получивший название Зеландия, связан с общим положением пояса западных ветров Южного полушария – самой сильной ветровой системы на Земле – и континентальными платформами юго-западной части Тихого океана и их контролем над океанскими течениями. Сдвиг широты западных ветров влияет на силу субтропических океанических круговоротов и, в свою очередь, влияет на высвобождение энергии из тропических океанических вод, «теплового двигателя планеты»."Тропическая жара быстро распространяется через атмосферу и океан к полярным регионам обоих полушарий, действуя как термостат планеты.
Климатическая динамика Южного полушария может быть недостающим звеном в понимании давних вопросов о ледниковых периодах, основанных на выводах исследовательской группы из Уменя, обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета, Университета Аризоны и GNS Science в Новой Зеландии, опубликованных в обзорах четвертичных наук.
Более четверти века Джордж Дентон, профессор геологических наук из Университета Мэйна, первый автор статьи в журнале, руководил исследованиями, реконструирующими историю горных ледников в Южном полушарии. В конце 1980-х он и Уоллес Брокер, геохимик из Колумбийского университета, отметили, что ключевой вопрос о ледниковых периодах остается нерешенным – связь между климатом ледникового периода и орбитальными циклами в продолжительности и силе земного сезона. Фактические данные показали, что изменения климата в ледниковый период были синхронными в обоих полярных полушариях с быстрым переходом от ледниковых к межледниковым глобальным климатическим условиям.
Они пришли к выводу, что существующие теории не могут адекватно объяснить изменения сезонности, размера ледяного покрова и регионального климата.
Горные ледники очень чувствительны к климату и хорошо подходят для климатической реконструкции, используя характерные моренные отложения, которые отмечают границы бывшего ледника. В 1990-х годах Дентон вместе с соавтором Дэвидом Барреллом, геологом и геоморфологом из государственного научно-исследовательского института геологии Новой Зеландии, GNS, возглавлял исследовательские группы по картированию и датированию моренных последовательностей в Южной Америке и, в последнее время, в Южных Альпах Новой Зеландии. Наука.
С достижениями в области изотопного датирования морен в середине 2000-х годов Дентон объединился с Йоргом Шефером из Колумбийского университета, который руководит лабораторией космогенных нуклидов в обсерватории Земли Ламонта-Доэрти. Вместе с коллегой и соавтором CU-LDEO Майклом Капланом, Шефер, Дентон и доцент и соавтор Университета Мэйна Аарон Патнэм руководили рядом полевых и лабораторных проектов аспирантов Университета Мэйна (включая докторскую степень Патнэма).D. работа), которые разработали хронологию климатических изменений ледников в Южных Альпах, охватывающих многие десятки тысяч лет. Последним участником партнерства UMaine-CU является UMaine Ph.D. студент и соавтор Питер Стрэнд.
Совместно партнеры UMaine, CU-LDEO и GNS Science работали над созданием и составлением хронологии горных ледников из Новой Зеландии и Южной Америки, создавая исчерпывающую хронологию протяженности ледников во время и после последнего ледникового периода.
Затем команда сравнила датировку морены с данными палеоклимата по всему миру, чтобы получить представление о климатической динамике ледниковых периодов и резких климатических явлениях тысячелетнего масштаба. Полученные данные подчеркивают общую глобальную синхронность наступления и отступления горных ледников во время последнего ледникового периода.
Глубокое понимание динамики климата сделано соавтором Джоэллен Рассел, ученым-климатологом из Университета Аризоны, и Томасом Р. Браун заслуженная кафедра интегративной науки. Продолжая свои многолетние усилия по моделированию климатической модуляции западных ветров, она провела оценку моделирования, выполненного в рамках Проекта взаимного сравнения моделей Южного океана, который является частью инициативы по наблюдению и моделированию углерода и климата Южного океана.
Моделирование показало, что изменения в южных ветровых системах имеют серьезные последствия для глобального теплового баланса, что отслеживается системами ледников.
«Переключатель» получил свое название от Зеландии, в значительной степени затопленной континентальной платформы размером примерно треть Австралии, причем острова Новой Зеландии являются крупнейшими возникающими частями. Зеландия представляет собой физическое препятствие для океанических течений.
Когда пояс западных ветров проходит дальше на север, южный поток теплой океанской воды из тропической части Тихого океана направляется к северу от суши Новой Зеландии (ледниковый режим). С ветровым поясом южнее теплая вода океана распространяется на юг Новой Зеландии (межледниковый режим). Компьютерное моделирование показывает, что глобальные климатические эффекты возникают из-за широты, на которой циркулируют западные ветры. Смещение южных ветров на юг активизирует циркуляцию воды в южной части Тихого океана и Южного океанов и нагревает поверхностные воды океана на большей части земного шара.
Исследователи предполагают, что тонкие изменения орбиты Земли влияют на поведение западных ветров Южного полушария, и это поведение лежит в основе глобальных циклов ледникового периода. Эта точка зрения коренным образом отличается от давно устоявшейся точки зрения, согласно которой влияние орбиты на протяженность континентальных ледяных щитов Северного полушария регулирует климат ледникового периода. Гипотеза переключателя Зеландия добавляет веса тому, что западные ветры Южного полушария регулируют обмен углекислого газа и тепла между океаном и атмосферой и, таким образом, оказывают дополнительное влияние на глобальный климат.
«Вместе с данными межполушарного палеоклимата и результатами совместного моделирования климата океана и атмосферы, эти результаты предполагают большой, быстрый и глобальный конец последнего ледникового периода, когда эпизод потепления южных источников связал полушария», – утверждают исследователи. , чья работа финансировалась Фондом семьи Комер, Фондом семьи Кесада, Национальным научным фондом и правительством Новой Зеландии.
Последним завершением ледникового периода стал эпизод глобального потепления, который привел к экстремальной сезонности (зима против. летние условия) в северных широтах, стимулируя приток талых вод и айсбергов в Северную Атлантику из прилегающих ледниковых щитов. Летнее потепление привело к притоку пресной воды, что привело к широкому распространению морского льда в Северной Атлантике, что вызвало очень холодные северные зимы и усилило ежегодное смещение к югу зоны межтропической конвергенции и поясов муссонных дождей. Хотя это создало впечатление различных температурных откликов между полярными полушариями, так называемые «биполярные качели», исследователи предполагают, что это связано с контрастирующими межрегиональными эффектами глобального потепления или похолодания.
Предполагается, что последовательность кратковременных, резких эпизодов холодных северных зим во время последнего ледникового периода была вызвана временными сдвигами в механизме переключения Зеландии.
Смещение западных ветров Южного полушария на юг в конце последнего ледникового периода сопровождалось постепенным, но устойчивым выбросом углекислого газа из Южного океана, что, возможно, помогло заблокировать климатическую систему в теплом межледниковом режиме.
Исследователи предполагают, что введение ископаемого CO2 в атмосферу может пробудить ту же динамику, которая положила конец последнему ледниковому периоду, потенциально переводя климатическую систему в новый режим.
"Картирование и датирование горно-ледниковых морен южного полушария на средних широтах приводит нас к мнению о том, что широта и сила южных западных ветров и их влияние на тропический / субтропический океан, особенно в регионе, охватывающем индо-тихоокеанский теплый край. Пул и Тасманово море вплоть до Южного океана, дает объяснение движению глобальных изменений орбитального масштаба между ледниковыми и межледниковыми климатическими режимами с помощью механизма переключения Зеландии », – написала исследовательская группа. "Такое поведение системы океан-атмосфера может иметь место в сегодняшнем потеплении мира, вводя отчетливо нелинейный механизм ускорения глобального потепления из-за повышения концентрации CO2 в атмосфере."