5월 이전 기후 냉각으로 인해 북대서양 심해 형성

Wuchang Wei　A.Peleo-Alampay

（Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, California 92093-0215, USA)

추상 과거 고위도 기후 변화를 주도하는 데 있어 200ka 북대서양 심층수(NADW)의 중요한 역할은 잘 알려져 있지만 NADW의 초기 역사는 제대로 이해되지 않고 있습니다. 여기서 저자는 북대서양과 노르웨이해-그린란드해에서 얻은 퇴적학적, 고생물학적 데이터를 제시하고, NADW가 남극 빙상이 확장된 후인 1150만년, 즉 2000~3000만년에 시작되었다고 제안한다. 전자를 후자의 원인으로 삼아 이전처럼 추측할 수는 없습니다. 최근 데이터에 따르면 NADW의 시작은 일반적으로 가정되는 그린란드-스코틀랜드 해령의 침강보다는 기후 냉각에 의해 촉발되었을 수 있습니다. 가까운 미래에 기후 온난화가 발생하면 이 과정이 역전되고 NADW가 중단되어 기후에 근본적인 변화가 촉발될 수 있습니다.

키워드: 북대서양 심층수, 노르웨이해-그린란드해, 고생양학, 고기후, 중신세

1 서문

상대적으로 따뜻하고 염분이 많은 북대서양 표층 물은 노르웨이해-그린란드해로 흘러들어 추운 지역에 많은 열을 방출합니다. 최종 밀도가 높은 물은 그린란드와 스코틀랜드를 연결하는 얕은 능선(그린란드-스코틀랜드 능선)의 세 개의 문턱에서 가라앉아 흘러나옵니다. 유출되는 물은 하강하는 동안 정체된 북대서양수를 생성하고 결합하여 북대서양 심층수(NADW)를 형성하며, 이는 남쪽으로 흘러 결국 남대서양, 인도양 및 태평양으로 흘러갑니다. NADW는 지구 심해 사이의 순환, 심해 영양분의 분포, 지구 전체 열의 재분배에 중요한 역할을 합니다. 대기 CO의 대규모 변동과 후기 제4기 기후는 NADW의 변화와 관련이 있습니다. 중위도부터 저위도까지의 탄소 동위원소 데이터를 기반으로 한 NADW의 시작에 대한 최근 날짜와 유공충 Neogloboquadrina acostaensis(1070만년)의 최종 출현 날짜는 둘 다 오래되었습니다. 난노화석 Cyclicargolithus floridanus (11.6Ma)보다. 그러나 다양한 저자가 채취한 샘플의 위치와 암석층이 다르기 때문에 다수의 구멍 위치에서 얻은 데이터의 연대 결정에는 여전히 차이가 있습니다.

5 탄소 동위원소 데이터

약 1150만 년 전, NADW 형성의 시작은 탄소 동위원소 데이터에도 반영됩니다.

그린란드-스코틀랜드 해령이 임계 수심까지 침하하면서 NADW가 시작되었다는 가설이 오랫동안 제기되어 왔지만, 능선의 침강 이력은 잘 알려져 있지 않습니다. 여기서 새로 결정된 NADW의 초기 형성 연대는 1150만년으로, 이전의 일반 가설을 재평가하게 됩니다. Haq et al.(1987)[36]에 따르면 14Ma에서 11Ma까지의 기간 동안 해수면은 220m 감소했으며 Sclter et al.(1985)[37] 또는 Miller et al. al.(1987) [35] 그린란드-스코틀랜드 해령이 130m 가라앉은 것으로 계산된다. 이는 그린란드-스코틀랜드 해령이 이 기간 동안 더 깊어지기보다는 더 얕아졌음을 시사합니다. 능선의 침하가 NADW의 시작을 촉발했다면, NADW는 1400년 이전에 형성되어야 하고 해수면 하락 속도가 능선 침강 속도를 초과했을 때 멈춰야 합니다. 또한, 그린란드-스코틀랜드 해령의 침강 역사를 재구성한 결과, 덴마크 해협 지역은 에오세 중기와 중신세 초기에서 중기 동안 동쪽 부분이 해수면 아래로 떨어졌음을 나타냅니다[20]. 그린란드-스코틀랜드 해령의 동쪽 부분에 있는 와이빌-톰슨 해령은 확장 대륙 지각에 있는 것으로 간주됩니다. 이러한 확장은 시신세 초기에 일어났을 수 있으며 그 이후로 해령이 깊어졌습니다 [37]. 또한, 552번 홀에는 덴마크 해협의 토대 깊이가 와이빌-톰슨 능선과 실질적으로 차이가 있음에도 불구하고 와이빌-톰슨 능선 범람수와 덴마크 해협 범람수가 동시에 형성되는 특징이 있다. 결국, NADW의 유발 깊이로서 바다턱의 임계 깊이를 성공적으로 시뮬레이션하는 것은 불가능했습니다.

반면, 642번 구멍의 유사한 와편모충 데이터는 기후 냉각이 NADW의 시작을 촉발했을 수 있으며 NADW의 시작은 노르웨이해의 상당한 냉각 기간 내에 발생했음을 나타냅니다(그림 2) . NADW의 시작은 산소 동위원소 농축 기간(MI513)과 일치하며, 이는 지구 냉각 및/또는 얼음 부피 증가의 신호입니다. 실제로 남극 빙상이 급속히 팽창하기 시작한 1500만 년 이후 지구 기후는 냉각되었습니다. 덴마크 해협 근처 DSDP408 구멍에 있는 플랑크톤 유공충의 산소 동위원소 데이터는 11~12Ma의 시간 간격 내에 약 1‰의 값을 나타냅니다[38]. 이는 해수면 온도가 약 7℃였음을 의미하며, 당시 얼음의 양은 지금의 1/2 수준이었던 것으로 추정된다. 이는 구멍 408에서 지표수가 현재 온도인 11~12Ma로 냉각되었음을 의미합니다. 또한, 아이슬란드의 palynological 데이터[39]에 따르면 연간 평균 기온은 약 1000만년에 3~5°C였습니다.

1000만~1200만 년에는 북반구 고위도 지역의 상대적으로 낮은 기온과 적도에서 극지방까지의 급격한 기온차로 인해 북대서양 해류가 노르웨이해로 유입되면서 그 표층수는 아래로 냉각됐다. 온도 임계값 대규모 열염 사이클이 시작됩니다.

요컨대 상대적으로 추운 노르웨이-그린란드 해에서는 기후 냉각이 NADW 형성에 중요한 요소라고 해도 과언이 아니다. NADW가 시작될 때 기후 냉각이 수행하는 중요한 역할에 대한 인식은 광범위한 의미를 갖습니다. 기후 모델 연구자들이 예측한 대로, 향후 몇 세기 동안 고위도 기온이 광범위하게 증가하면 NADW가 시작되는 과정이 역전되어 궁극적으로 NADW가 종료될 수 있습니다. 그렇다면 북대서양과 서유럽은 더 추워지고 근본적으로 다른 지구 기후가 나타날 수 있다. 이러한 가능성으로 인해 잠재적으로 심각한 결과를 초래하려면 다양한 규모의 NADW에 대한 적절한 연구가 필요합니다.

감사의 글 이 연구는 국립과학재단(National Science Foundation)과 석유연구재단(Petroleum Research Foundation)의 일부 자금 지원을 받았습니다. 노르웨이-그린란드 해에 대한 E. Jansen과의 고해양학 토론도 큰 도움이 되었습니다. 그리고 논문의 초안을 읽어주신 W. Berger와 W. Hay에게 감사드립니다. W.A. Berggren과 Wang Pinxian 교수는 추가 개선을 위한 귀중한 제안을 제공했습니다. 연구에 사용된 샘플은 ODP에서 제공되었습니다.

(Zhou Lijun 번역, Xu Dongyu 편집)

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