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deglaciazione

La degradazione descrive la transizione dalle condizioni glaciali piene durante le ere glaciali, alle interglaciali calde, caratterizzate dal riscaldamento globale e dall'innalzamento del livello del mare a causa della variazione del volume di ghiaccio continentale. Pertanto, si riferisce alla ritirata di un ghiacciaio, una calotta glaciale o uno strato di superficie congelata e l'esposizione risultante della superficie terrestre. Il declino della criosfera dovuto all'ablazione può verificarsi su qualsiasi scala da globale a localizzata a un particolare ghiacciaio. Dopo l'ultimo massimo glaciale (circa 21.000 anni fa), iniziò l'ultima deglaciazione, che durò fino all'inizio dell'Olocene. Intorno a gran parte della Terra, la deglaciazione negli ultimi 100 anni ha accelerato a causa dei cambiamenti climatici, in parte causati da cambiamenti antropogenici nei gas a effetto serra.

La precedente deglaciazione ha avuto luogo tra circa 22ka e 11,5ka. Ciò si è verificato quando c'era una temperatura atmosferica media annuale sulla terra che è aumentata di circa 5 ° C, che è stata anche accompagnata da un riscaldamento ad alta latitudine regionale che ha superato i 10 ° C. Questo è stato anche seguito da un notevole riscaldamento in acque profonde e tropicali, tra circa 1-2 ° C (acque profonde) e 2-4 ° C (mare tropicale). Non solo si è verificato questo riscaldamento, ma anche il bilancio idrologico globale ha subito notevoli cambiamenti e sono cambiati i modelli di precipitazione regionali. Come risultato di tutto ciò, le principali calotte glaciali del mondo, comprese quelle situate in Eurasia, Nord America e parti dell'Antartico si sciolsero. Di conseguenza, il livello del mare è salito di circa 120 metri. Questi processi non si sono verificati in modo costante e non si sono verificati contemporaneamente.

sfondo

Il processo di deglaciazione riflette una mancanza di equilibrio tra l'estensione glaciale esistente e le condizioni climatiche. Come risultato del bilancio netto negativo netto nel tempo, i ghiacciai e le calotte glaciali si ritirano. I periodi ripetuti di aumento e diminuzione dell'estensione del criosfera globale (come dedotto dalle osservazioni di nuclei di ghiaccio e di roccia, forme di terra superficiale, strutture geologiche sub-superficiali, documentazione fossile e altri metodi di datazione) riflettono la natura ciclica di globale e regionale glaciologia misurata da ere glaciali e periodi più piccoli noti come glaciali e interglaciali. Dalla fine dell'ultimo periodo glaciale circa 12.000 anni fa, le calotte glaciali si sono ritirate su scala globale e la Terra ha attraversato un periodo interglaciale relativamente caldo, contrassegnato solo da ghiacciai alpini d'alta quota alla maggior parte delle latitudini con calotte di ghiaccio e ghiaccio marino più grandi ai poli. Tuttavia, sin dall'inizio della Rivoluzione industriale, l'attività umana ha contribuito a un rapido aumento della velocità e della portata della deglaciazione a livello globale.

Groenlandia

La ricerca pubblicata nel 2014 suggerisce che sotto la calotta glaciale del ghiacciaio Russell della Groenlandia, i metanotrofi potrebbero servire da pozzo di metano biologico per l'ecosistema subglaciale e la regione era almeno durante il tempo di campionamento, una fonte di metano atmosferico. Sulla base del metano disciolto nei campioni di acqua, la Groenlandia può rappresentare una fonte globale significativa di metano e può contribuire in modo significativo a causa della deglaciazione in corso. Uno studio del 2016 ha concluso sulla base di prove passate che sotto la calotta glaciale della Groenlandia e dell'Antartide potrebbero esistere clatrati di metano.

Cause ed effetti

Ad ogni scala, il clima influenza le condizioni di neve e ghiaccio sulla superficie terrestre. In periodi più freddi si possono estendere massicce calotte di ghiaccio verso l'Equatore, mentre in periodi più caldi di oggi, la Terra può essere completamente libera da ghiaccio. Esiste una relazione significativa, empiricamente dimostrata, positiva tra la temperatura superficiale e la concentrazione di gas serra come la CO2 nell'atmosfera. La maggiore concentrazione, a sua volta, ha un drastico impatto negativo sull'estensione globale e sulla stabilità della criosfera. Sulla scala millenaria dei cicli glaciali e interglaciali del Pleistocene, il pacemaker dell'insorgenza e della fusione della glaciazione sono cambiamenti nei parametri orbitali chiamati cicli di Milankovitch. In particolare, una bassa insolazione estiva nell'emisfero settentrionale consente la crescita di calotte glaciali, mentre un'alta insolazione estiva provoca più ablazione rispetto all'accumulo di neve invernale.

Le attività umane che promuovono il cambiamento climatico, in particolare l'ampio uso di combustibili fossili negli ultimi 150 anni e il conseguente aumento delle concentrazioni atmosferiche di CO2, sono la causa principale del più rapido ritiro dei ghiacciai alpini e delle calotte glaciali continentali in tutto il mondo. Ad esempio, la calotta glaciale dell'Antartico occidentale è diminuita in modo significativo e ora sta contribuendo a un circuito di feedback positivo che minaccia l'ulteriore deglaciazione o il collasso. Le aree recentemente esposte dell'Oceano Antartico contengono depositi di CO2 a lungo sequestro che ora vengono emessi nell'atmosfera e continuano a incidere sulla dinamica glaciale.

Il principio dell'isostasia si applica direttamente al processo di deglaciazione, in particolare il rimbalzo post-glaciale, che è uno dei principali meccanismi attraverso i quali viene osservata e studiata l'isostasia. Il rimbalzo post-glaciale si riferisce all'aumento dell'attività di sollevamento tettonico immediatamente dopo la ritirata glaciale. Sono state riscontrate percentuali aumentate e l'abbondanza di attività vulcanica nelle regioni che hanno avuto un rimbalzo post-glaciale. Se su una scala abbastanza grande, un aumento dell'attività vulcanica fornisce un feedback positivo al processo di deglaciazione di conseguenza CO2 e metano rilasciati dai vulcani.

Anche i periodi di deglaciazione sono causati in parte dai processi oceanici. Ad esempio, le interruzioni della normale circolazione di acqua fredda profonda e le profondità di penetrazione nel Nord Atlantico hanno feedback che promuovono un ulteriore ritiro glaciale.

La degradazione influenza il livello del mare perché l'acqua precedentemente trattenuta in terra in forma solida si trasforma in acqua liquida e alla fine si scarica nell'oceano. Il recente periodo di intensa deglaciazione ha provocato un innalzamento medio globale del livello del mare di 1,7 mm / anno per l'intero XX secolo e di 3,2 mm / anno negli ultimi due decenni, un aumento molto rapido.

I meccanismi fisici con cui si verifica la deglaciazione comprendono i processi di fusione, evaporazione, sublimazione, parto e eolie come la purga del vento.

Deglaciazione della calotta glaciale di Laurentide

Durante tutta l'epoca pleistocenica, la calotta glaciale di Laurentide si estese su vaste aree del Nord America settentrionale, con oltre 5.000.000 di miglia quadrate di copertura. La calotta glaciale di Laurentide era profonda 10.000 piedi in alcune aree e arrivava fino a 37 ° N. L'estensione mappata della calotta glaciale di Laurentide durante la deglaciazione è stata preparata da Dyke et al. I cicli di deglaciazione sono guidati da vari fattori, con il principale fattore che sta cambiando la radiazione solare estiva in arrivo, o l'insolazione, nell'emisfero settentrionale. Ma, poiché non tutti gli aumenti dell'insolazione nel tempo hanno causato la deglaciazione, agli attuali volumi di ghiaccio a cui assistiamo oggi. Ciò porta a una conclusione diversa, quella che suggerisce che esiste una possibile soglia climatica, in termini di calate glaciali che si ritirano e infine scompaiono. Poiché Laurentide era la più grande calotta glaciale di massa nell'emisfero settentrionale, sono stati condotti molti studi sulla sua scomparsa, scaricando modelli di bilancio energetico, modelli di circolazione generale atmosfera-oceano e modelli di bilancio energetico superficiale. Questi studi hanno concluso che la calotta glaciale di Laurentide presentava un bilancio di massa superficiale positivo durante quasi tutta la sua deglaciazione, il che indica che la perdita di massa durante la sua deglaciazione era più che probabile a causa dello scarico dinamico. Non è stato fino all'inizio dell'Olocene quando il bilancio di massa superficiale è diventato negativo. Questa modifica a un bilancio di massa superficiale negativo ha suggerito che l'ablazione di superficie è diventata il motore che ha portato alla perdita di massa di ghiaccio nella calotta glaciale di Laurentide. Si è concluso quindi che la calotta glaciale di Laurentide ha iniziato a mostrare comportamenti e schemi di deglaciazione dopo che il forzante radiativo e le temperature estive hanno iniziato ad aumentare all'inizio dell'Olocene.

Risultato della deglaciazione della calotta glaciale di Laurentide

Quando la calotta glaciale di Laurentide progredì attraverso il processo di deglaciazione, creò molte nuove forme di terra e ebbe vari effetti sulla terra. Innanzitutto, quando si sciolgono enormi ghiacciai, vi è di conseguenza un grande volume di acqua di fusione. I volumi di acqua di fusione hanno creato molte caratteristiche, tra cui i laghi di acqua dolce proglaciale, che possono essere considerevoli. Non solo c'era acqua di fusione che formava laghi, ma c'erano anche tempeste che soffiavano sull'acqua dolce dell'entroterra. Queste tempeste hanno creato onde abbastanza forti da erodere le sponde del ghiaccio. Una volta esposte le scogliere di ghiaccio, a causa dell'innalzamento del livello del mare e dell'erosione causata dalle onde, gli iceberg sono stati divisi e liberati. I grandi laghi sono diventati prevalenti, ma anche i laghi più piccoli, più superficiali e relativamente di breve durata. Questa comparsa e scomparsa di piccoli laghi poco profondi ha influenzato gran parte della crescita, diffusione e diversità delle piante che vediamo oggi. I laghi fungevano da barriere alla migrazione delle piante, ma quando questi laghi si svuotarono, le piante potevano migrare e diffondersi in modo molto efficiente.

L'ultima deglaciazione

Il periodo compreso tra la fine dell'ultimo massimo glaciale e il primo olocene (circa 19k-11k anni fa), mostra i cambiamenti nelle concentrazioni di gas a effetto serra e della circolazione di ribaltamento meridionale dell'Atlantico (AMOC), quando il livello del mare salì di 80 metri. Inoltre, l'ultima deglaciazione è contrassegnata da tre improvvisi impulsi di CO2 e le registrazioni di eruzioni vulcaniche mostrano che il vulcanismo sottomarino è aumentato globalmente da due a sei volte al di sopra dei livelli di fondo tra 12 ka e 7 ka.

Tra circa 19ka, la fine dell'ultimo massimo glaciale (o LGM) e 11ka, che era il primo olocene, il sistema climatico subì una drastica trasformazione. Gran parte di questo cambiamento avveniva a un ritmo sorprendente, poiché la terra stava affrontando la fine dell'ultima era glaciale. I cambiamenti nell'insolazione sono stati la ragione principale di questo drastico cambiamento globale nel clima, in quanto questo è stato collegato con molti altri cambiamenti a livello globale, dall'alterazione delle calotte glaciali, alla concentrazione di gas serra che fluttuano e a molti altri feedback che hanno dato risposte distinte, sia a livello globale che regionale. Non solo le calotte glaciali e i gas a effetto serra sono stati alterati, ma anche a ciò si sono verificati improvvisi cambiamenti climatici e numerosi episodi di rapido e considerevole aumento del livello del mare. Lo scioglimento delle calotte glaciali, insieme all'innalzamento del livello del mare, non è avvenuto fino a dopo le 11ka. Nondimeno, il globo era arrivato all'attuale periodo interglaciale, in cui il clima è relativamente costante e stabile e le concentrazioni di gas a effetto serra si manifestano vicino ai livelli preindustriali. Questi dati sono tutti disponibili a causa di studi e informazioni raccolti da documenti proxy, sia terrestri che oceanici, che illustrano gli schemi globali globali dei cambiamenti climatici durante il periodo di Deglaciation.

Durante l'ultimo massimo glaciale (LGM), c'erano apparentemente basse concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica (CO2), che si credeva fosse il risultato di un maggiore contenimento di carbonio nell'oceano profondo, attraverso il processo di stratificazione nell'oceano meridionale. Queste acque profonde dell'Oceano Antartico contenevano il minimo δ13C, che di conseguenza risultò essere il luogo con la maggiore densità e il maggior contenuto di sale durante la LGM. Lo scarico di tale carbonio sequestrato fu forse un risultato diretto del profondo ribaltamento nell'Oceano Antartico, guidato da un'accresciuta spinta dal vento e dalla ritirata del ghiaccio marino, che sono direttamente correlati al riscaldamento dell'Antartico, e anche in coincidenza con gli eventi freddi , il più vecchio e il più giovane Dryas, nel nord.

Durante la LGM in Nord America, l'est è stato popolato da foreste di conifere resistenti al freddo, mentre il sud-est e il nord-ovest degli Stati Uniti hanno sostenuto foreste aperte in luoghi che oggi hanno chiuso le foreste, il che suggerisce che durante la LGM le temperature erano più fresche e generali erano molto più asciutti di quelli che sperimentiamo oggi. Ci sono anche indicazioni che il sud-ovest degli Stati Uniti era molto più umido durante l'LGM rispetto ad oggi, poiché c'era una foresta aperta, dove oggi vediamo deserto e steppa. Negli Stati Uniti, la variazione generale della vegetazione implica un calo generale delle temperature di (almeno 5 ° C), uno spostamento delle tracce della tempesta occidentale a sud e un gradiente di temperatura latitudinale molto ripido.

Geografia

Diverse forme di terra visibili oggi sono distintive delle potenti forze erosive in gioco durante o immediatamente dopo la deglaciazione. La distribuzione di tali morfologie aiuta a informare la comprensione delle dinamiche glaciali e dei periodi geologici del passato. Lo studio delle morfologie esposte può anche informare la comprensione del presente e del prossimo futuro, poiché i ghiacciai di tutto il mondo si ritirano nell'attuale periodo di cambiamento climatico. In generale, i paesaggi recentemente deglacializzati sono intrinsecamente instabili e tenderanno a spostarsi verso un equilibrio.

Un campionamento di morfologie comuni causate dalla deglaciazione o dai successivi processi geomorfici dopo l'esposizione a causa della deglaciazione:

  • Morena
  • Esker
  • Bollitore
  • Kame
  • drumlin
  • termocarsismo
  • Valle del tunnel
  • Lago Proglaciale
  • Canale subglaciale