Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Миграции Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения на протяжении последних 190000 лет по данным изучения планктонных фораминифер

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Миграции Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения на протяжении последних 190000 лет по данным изучения планктонных фораминифер"

На правах рукописи

Баширова Лейла Джангировна

МИГРАЦИИ СЕВЕРНОГО ПОЛЯРНОГО ФРОНТА И СЕВЕРО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ НА ПРОТЯЖЕНИИ ПОСЛЕДНИХ 190000 ЛЕТ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ ПЛАНКТОННЫХ ФОРАМИНИФЕР

25.00.28 - Океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

7 АВГ 2014

Калининград - 2014

005551580

Работа выполнена в Атлантическом отделении Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Доктор геолого-минералогических наук, доцент Лукашина Надежда Павловна

Плетнев С.П.

доктор географических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории седиментологии и стратиграфии, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Владивосток Левитан М.А.

доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геохимии осадочных пород, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук, г. Москва

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова» (МГУ им. М.В. Ломоносова), кафедра региональной геологии и истории Земли геологического факультета, г. Москва

Защита диссертации состоится 16 сентября 2014 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д.002.239.03 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН) по адресу: 117997, Москва, Нахимовский проспект, 36, Большой конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИО РАН и на сайте http://www.ocean.rii/disser/

Автореферат разослан J> О ЦиУОЛЛ 2014 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в 2-х экземплярах направлять по адресу: 117997, Москва, Нахимовский проспект 36, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, ученому секретарю диссертационного совета Хусид Татьяне Абрамовне.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук совета

Т.А. Хусид

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. В последние десятилетия заметно обострилась озабоченность человечества резкими колебаниями климата. Для понимания и оценки климатических изменений, происходящих в настоящем, необходимы надежные реконструкции физических параметров океана в прошлом. На основе данных этих реконструкций создаются и корректируются глобальные циркуляционные модели, используемые для предсказания климатических изменений (Broecker, 1991; Орро and Lehmann, 1995; Kucera et al., 2005).

Одной из важных фундаментальных задач океанологии является изучение глобальных изменений палеоклимата. Проблема глобального изменения климата нашла отражение во многих работах, посвященных палеоокеанологии (Бараш, 1988; Broecker, 1991; Ganopolski and Rahmstorf, 2001; Лукашина, 2008; Матуль, 1994; 2009; Иванова, 2006 и др.). Эта проблема входит в число приоритетов политики РФ (О климатической доктрине, 2009; Об утверждении приоритетных направлений развития науки.., 2011).

Сегодня очень важно иметь детальные реконструкции позднечетвертичных изменений палеоциркуляции в открытой части Северной Атлантики, где захоронена непрерывная осадочная летопись, обеспеченная, в том числе микрофоссилиями.

Северная Атлантика — ключевой район, где осуществляется Атлантическая меридиональная циркуляция, поддерживающая глобальный океанский конвейер, и происходит перенос тепла из низких широт в Северную Европу посредством Северо-Атлантического течения (Broecker, 1991; Chapman and Maslin, 1999; Ganopolski and Rahmstorf, 2001). Она оказывает существенное влияние на глобальный климат, а также на климат Северной Европы, в частности, Европейской части России, посредством изменения интенсивности затока теплых и относительно соленых вод Северо-Атлантического течения в Балтийское море (Matthäus, 2006; Rinterknecht et al., 2006; Harff et al., 2011).

Здесь происходит взаимодействие двух элементов планетарной циркуляции: распространяющихся с юга на север относительно теплых и соленых вод Атлантики и проникающих из приполярных областей к югу более холодных и распресненных вод. Обусловленная этим взаимодействием климатическая фронтальная зона, где пространственные градиенты температуры значительно обострены по сравнению со средними фоновыми градиентами, называется Северным полярным фронтом (Баранов, 1972; Родионов и Костяной, 1998).

Исследования миграций Северного полярного фронта, определяющего положение Северо-Атлантического течения, сосредоточены в основном на характерных периодах (Bard et al, 1987; Lowe et al., 1994; McManus et al., 1994; Eynaud et al., 2009). Данные о миграциях фронта на длительном непрерывном отрезке времени достаточно редки (Mclntyre et al., 1972). Кроме того, во многих работах для реконструкций миграций фронта не привлекались палеотемпературные данные (Eynaud et al., 2009; Mclntyre et al., 1972).

Несмотря на большое количество работ, посвященных палеоциркуляции Северной Атлантики (Lamb, 1979; Broecker, 1991; Chapman and Maslin, 1999;

Ganopolski and Rahmstorf, 2001; Toggvveiler and Key, 2001; Clark et al., 2002; McManus et al, 2002; Rahmstorf, 2006), вопрос о региональных изменениях конфигурации и интенсивности Северо-Атлантического течения, которое осуществляет основной транспорт тепла в северные широты, до сих пор остается открытым.

С точки зрения ледниковой теории современное межледниковье (голоцен) должно смениться очередным ледниковым периодом. Несмотря на это, голоцен длится уже более 12 тысяч лет, а результаты современных исследований, в том числе моделирования, регистрируют глобальное потепление (Kutzbach et al, 2010; Spielhagen et al., 2011). В связи с этим важно изучать кратковременные переходные состояния климатической системы, одним из которых является переход от последнего ледникового периода к голоцену. Для окраинных районов Северной Атлантики, в частности, в Норвежско-Гренландском бассейне, детальные палеореконструкции перехода от последнего ледникового максимума к голоцену имеются (Jansen and Erlenkeuser, 1985; Risebrobakken et al., 2003, 2011 и др.), но хорошие микропалеонтологические записи формируются именно в открытой Северной Атлантике в условиях меньшего разбавления осадков терригенным материалом, который в основном распространен на шельфе, материковом склоне и материковом подножии (Бараш, 1988).

Цель и задачи исследования. Цель — реконструировать динамику палеотемператур, а также миграции Северного полярного фронта и СевероАтлантического течения на непрерывном временном отрезке (в течение последних 190 тыс. лет) в конкретных точках Северной Атлантики с акцентом на периоде последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выполнить реконструкции палеотемператур в Северной Атлантике в районе ледниковых миграций Северного полярного фронта для слоя воды 0-50 м.

2. Выявить основные черты миграций Северного полярного фронта и региональной конфигурации Северо-Атлантического течения на протяжении последних 190 тыс. лет.

3. Реконструировать поверхностные гидрологические условия в открытой части Северной Атлантики во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена на основе палеотемпературных реконструкций для слоя воды 0-50 м.

Теоретическая и методологическая основа исследования. Основным подходом в палеоокеанологии является изучение морских донных осадков, которые представляют собой своеобразные геологические и палеоклиматические летописи. Содержащиеся в морских осадках планктонные фораминиферы проявляют высокую корреляцию с температурами поверхностного слоя океана, в котором они обитают. Поэтому их раковины, используются в качестве индикаторов изменения палеотемператур (Бараш, 1988; Kohfeld, 1996).

В настоящей работе были использованы следующие палеотемпературные методы: палеотемпературный метод М.С. Бараша (Бараш, 1988), Modem Analog Technique (МАТ), или Современный аналоговый метод (Prell, 1985) и Revised

Analog Method (RAM), или Пересмотренный аналоговый метод (Waelbroeck et al., 1998).

Дополнительно были привлечены следующие методы: микропалеонтологический анализ видового состава планктонных фораминифер с выявлением видов, являющихся индикаторами определенных гидрологических условий, а также литологические (содержание СаС03, терригенного материала, разносимого айсбергами (IRD - iceberg-rafted debris), литологическое описание осадков) и геохимические (содержание 5180 в раковинах планктонных фораминифер, 14С и 230Th„36 датирование) методы.

Содержание СаС03 определялось кулонометрическим методом на экспресс-анализаторе АН-7529 М в лаборатории геоэкологии АО ИО РАН. Литологическое описание колонок АМК-4438, АМК-4493 и АМК-4520 было выполнено в АО ИО РАН (Отчет о работах 48 рейса АМК, 2002; Дмитренко и др., 2009). Абсолютный возраст осадков колонки АМК-4438 определялся в лаборатории геохронологии и геоэкологии донных отложений Санкт-Петербургского государственного университета радиоуглеродным методом (по содержанию в карбонатных осадках изотопов 14С) и методом избыточного 230Th (230Th1I36) (Кузнецов, 2008).

Анализ содержания стабильных изотопов кислорода (8lsO) был выполнен в лаборатории радиометрического датирования и изотопных исследований им. К. Лейбница Кильского университета на масс-спектрометре "Finnigan МАТ 251" доктором Х.А. Баухом (АМК-4438) и доктором Н. Андерсеном (АМК-4520). Точность метода составляет 0,07%о.

В качестве материала для исследования были выбраны колонки АМК-4438, АМК-4493, АМК-4520, отобранные в 48-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» (Отчет о работах 48 рейса АМК, 2002; Дмитренко и др., 2009). Дополнительно были использованы данные колонки М23414, отобранной в 17-м рейсе исследовательского судна «Meteor» (Helmke and Bauch, 2001; Kandiano and Bauch, 2003).

Особенность колонок — расположение на западной границе СевероАтлантического течения, которое определяло формирование поверхностных условий в этих районах в прошлом. Это дает возможность улавливать миграции течения по изменению палеотемператур поверхностного слоя океана.

Научная новизна. Предыдущие исследования палеоциркуляции были основаны в большей степени на реконструкциях палеотемператур для слоя 0-10 м или были выполнены для окраинных районов Северной Атлантики. Но для регистрации основных изменений поверхностной циркуляции необходимы реконструкции, охватывающие более глубинный слой воды. Так, известно, что вертикальная граница Северного полярного фронта достигает глубины около 200 м (Родионов и Костяной, 1998). В настоящей работе приведены значения палеотемператур, реконструированных для открытой части Северной Атлантики и рассчитанных для слоя 0-50 м.

Получены новые данные о миграциях Северного полярного фронта, о направлении этих миграций. Показано, что фронт мигрировал не только в направлении север-юг, но и в направлении запад-восток. Впервые по данным палеотемпературных реконструкций миграции фронта были изучены на

непрерывном временном отрезке (в течение последних 190 тыс. лет) в конкретных точках.

Впервые показано, что изменение региональной конфигурации СевероАтлантического течения в ранней фазе последнего межледниковья, а именно смещение основного потока Северо-Атлантического течения на северо-запад относительно своего современного положения, обусловлено положением Северного полярного фронта, мигрировавшего в северо-западном направлении.

На оригинальном материале удалось зарегистрировать миграции Северного полярного фронта и изменение активности Северо-Атлантического течения, оказывающих влияние на климат Северной Европы во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена. Получены качественно новые данные для открытой части Северной Атлантики (слой воды 0-50 м), подтверждающие выводы об изменениях палеоциркуляции в прошлом на основе изучения температуры поверхности (слой 0-10 м).

Защищаемые положения:

1. В течение последних 190 тыс. лет Северный полярный фронт мигрировал относительно своего современного положения не только в субширотном (север-юг), но и в субмеридиональном (запад-восток) направлении, определяя пространственную ориентацию и струйность Северо-Атланического течения.

2. Смещение основного потока Северо-Атлантического течения на северо-запад во время последнего межледниковья связано с миграцией Северного полярного фронта к западу.

3. Резкие колебания климата во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена, зарегистрированные в открытой части Северной Атлантики на основе реконструкций палеотемператур (слой воды 0-50 м), приводили к смещению Северного полярного фронта к югу относительно его современного положения, а также к изменениям активности СевероАтлантического течения, что совпадает с данными палеореконструкций, полученными ранее для слоя воды 0-10 м.

Практическая значимость результатов исследования. Исследования палеоклимата и сопоставление данных реконструкций с климатическими колебаниями в настоящем, позволяют оценить характер и амплитуду климатических колебаний в межледниковое и ледниковое время и служат основой для климатических моделей и прогнозирования будущих изменений.

В связи с тем, что климат Европейской части России (в частности, Калининградской области) определяется интенсивностью северо-атлантического затока в «Европейские» моря, в том числе в Балтийское море, реконструкции миграций Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения во время последнего ледниково-межледникового перехода позволят оценить эффект этих изменений в Балтике. Другим прикладным аспектом для Балтийского моря является применение полученных данных для оценки влияния затоков теплых и относительно соленых вод на изменение биологических сообществ Балтики (биологические инвазии).

Личный вклад автора. Автором лично просмотрено 507 проб донных осадков в колонках АМК-4438, АМК-4493 и АМК-4520. Каждая проба просматривалась дважды: для определения видового разнообразия планктонных

фораминифер (не менее 300 раковин в пробе), а также подсчета зерен терригенного разноса айсбергов (IRD; не менее 300 зерен в пробе). По данным подсчета IRD были выделены события Хайнриха. В колонке АМК-4520 самостоятельно были отобраны раковины N. pachyderma (s) для анализа на содержание 5lsO (180 проб, не менее 30 раковин в каждой пробе). Данные изотопно-кислородного (содержание 5180), радиоуглеродного (МС), избыточного Th (230ТЪиз6), и СаСОз анализов были также обработаны самостоятельно.

На основе комплексного анализа с применением современных методов относительного и абсолютного датирования определен возраст осадочных разрезов, а также климатостратиграфия колонок (выделены слои с осадками и комплексами планктонных фораминифер, характерные для разных палеоклиматических обстановок). На основе данных фаунистического анализа с помощью нескольких методов (метод Бараша, МАТ и RAM) реконструированы зимние и летние палеотемпературы поверхностного слоя океана (0-10 м и 0-50 м). По палеотемпературным данным (слой 0-50 м) были выполнены реконструкции палеоциркуляции и построены палеокарты, отражающие изменение поверхностной циркуляции в открытой части Северной Атлантики во время последних 190 тыс. лет.

Реализация и апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на XIX Международной научной конференции (Школе) по морской геологии (Москва, 2011), VI Международной конференции «Микропалеонтология, микробиология, мейобентология и окружающая среда» (ЕМММ-2011, Москва, 2011), заседании секции Ученого совета АО ИО РАН (Калининград, 2011), конкурсе научных работ молодых ученых и специалистов Калининградской области (Калининград, 2011), коллоквиуме лаборатории палеоэкологии и биостратиграфии ИО РАН (Москва, 2012), 11-й Международной конференции по палеоокеанографии (ICP 11; Ситжес, 2013), XX Международной научной конференции (Школе) по морской геологии (Москва, 2013); Генеральной Ассамблее Европейского Союза Наук о Земле (EGU 2014; Вена).

Реализация результатов данного исследования проводилась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты №11-05-16058-моб_з_рос, №12-05-90818-мол_рф_нр, №12-05-00240-а, №13-05-90704-мол_рф_нр).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 2 статьи в ведущих периодических изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Работа изложена на 171 странице иллюстрирована 36 рисунками и 4 таблицами. Список литературы включает 254 наименования (42 — на русском, 212 - на иностранных языках).

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю Н.П. Лукашиной за поддержку и помощь в работе над диссертационным исследованием, Е.С. Кандиано за помощь в освоении палеотемпературных методов и консультации; В.В. Сивкову, В.А. Гриценко, В.Ф. Дубравину, А.Г. Матулю, Е.В. Ивановой, М.С. Барашу за ценные замечания и рекомендации, которые значительно улучшили данную работу; В.Ю.

Кузнецову, Х.А. Бауху и Н. Андерсену за выполнение геохимических анализов (14С, 230Thln6 и 8 О); коллективу лаборатории геоэкологии АО ИО РАН, в частности, Е.В. Дороховой, Е.В. Букановой и И.И. Дунаевской.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. В течение последних 190 тыс. лет Северный полярный фронт мигрировал относительно своего современного положения не только в субширотном (север-юг), но и в субмеридиональном (запад-восток) направлении, определяя пространственную ориентацию и струйность Северо-Атланического течения.

Современный Северный полярный фронт располагается в Норвежско-Гренландском бассейне (субширотное простирание) и в Лабрадорском море вдоль Северо-Американского континента и прилегающих к нему островов (субмеридиональное простирание) (Рисунок 1). Его холодная граница проходит примерно по изотерме 1,5° С вблизи плавучих льдов (Баранов, 1972; Swifit and Aagaard, 1981; Levitus and Boyer, 1994; Koltermann et al., 2011).

Северо-Атлантическое течение, расположенное к югу от Северного полярного фронта, несет теплые и относительно соленые воды на северо-восток. На своем пути Северо-Атлантическое течение теряет энергию в виде тепла, в том числе за счет ответвлений (Wright et al., 2002; Haine et al., 2008). Уже в виде Норвежского течения Северо-Атлантическое течение достигает Норвежско-Гренландского бассейна. Здесь воды течения остывают и опускаются на глубину, формируя основные компоненты северо-атлантической глубинной воды (Ganopolski'and Rahmstorf, 2001; Wright et al., 2002; Rahmstorf, 2006). Активность формирования глубинной воды зависит от объемов поступления в Норвежско-Гренландский бассейн теплых и относительно соленых вод СевероАтлантического течения и определяет интенсивность и стабильность Глобального океанического конвейера (Broecker, 1991; Clark et al, 2002; Hâtun et al., 2005).

Во время ледниковых периодов Северо-Атлантическое течение почти не проникало в Норвежско-Гренландский бассейн, а северо-атлантическая глубинная вода формировалась южнее и в меньших объемах, что приводило к похолоданию как в высоких, так и в средних широтах (Wright et al., 2002; Лукашина, 2008).

Последовательное сопоставление синхронных палеотемператур, реконструированных на основе изучения донных морских осадков в четырех колонках (АМК-4438, АМК-4493, АМК-4520 и М23414), отобранных в зоне плейстоцен-голоценовых миграций Северного полярного фронта и СевероАтлантического течения, дает возможность проследить их динамику в Северной Атлантике на протяжении периода 190-0 тыс. лет.

Судя по современному (межледниковому) простиранию Северного полярного фронта (Levitus and Boyer, 1994; Koltermann et al., 2011), в холодные периоды он может приближаться к рассматриваемым точкам как с севера, так и с запада. В свою очередь, под воздействием мигрирующего фронта меняет свое

положение и направление Северо-Атлантическое течение, ослабляясь и усиливаясь во время оледенений и потеплений, соответственно.

Наличие четырех точек (колонок), разнесенных как по широте, так и по долготе, позволяет определять не только присутствие или отсутствие Северного полярного фронта (по характерным для него температурам), но и направление простирания изотерм в рассматриваемых точках. Это означает, что простирание изотерм здесь может быть или субмеридиональным, или субширотным, что, в свою очередь, свидетельствует об изменении направления СевероАтлантического течения с субмеридионального на субширотное и наоборот.

Значительная разница палеотемператур между колонками, расположенными вблизи фронта (АМК-4438 и АМК-4493) и южными колонками (М23414 и АМК-4520) указывает на субширотное простирание изотерм в районе поднятия Роколл, а сходство палеотемператур в этих точках - на субмеридиональное. Такое правило справедливо как по отношению к Северному полярному фронту, так и к Северо-Атлантическому течению во время их присутствия в рассматриваемых точках.

Предположив, что постоянство температуры Северного полярного фронта (1,5-3,0° С) сохранялось не только в сезонном, но и в климатическом масштабе, можно рассмотреть изменения летних и зимних палеотемператур в колонках АМК-4438, АМК-4493 и М23414 в контексте миграций Северного полярного фронта (Рисунок 2).

В качестве характерного признака Северного полярного фронта для слоя воды 0-50 м была принята изотерма 1,5° С (Levitus and Boyer, 1994). Тогда очевидно, что если значения палеотемператур в рассматриваемых точках превышают это значение, то есть составляют >1,5° С, то прилегающие к Северному полярному фронту холодные (высокоширотные) воды, как и в настоящее время, находятся к северу и западу от рассматриваемых точек.

При этом Северный полярный фронт мог располагаться как на значительном удалении, так и вблизи рассматриваемого района: чем ближе значения палеотемператур к 1,5° С, тем ближе фронт. Палеотемпературы, равные 1,5° С, маркируют присутствие фронта в рассматриваемых точках.

Палеотемпературы <1,5° С свидетельствуют о присутствии высокоширотных вод в исследуемых точках и смещении Северного полярного фронта далеко на юг или юго-восток относительно исследуемого района. Смещаясь, фронт становился градиентным за счет вовлечения теплых вод Северо-Атлантического течения. В таких случаях нет возможности определить удаленность фронта от района исследования.

Амплитуды сезонных колебаний палеотемператур в колонках АМК-4438 и М23414 практически совпадают на всем временном разрезе, различаясь незначительно лишь во время некоторых интервалов: АМК-4438 (2,3-3,6° С) и М23414 (2,3-3,7° С).

Наиболее низкие амплитуды сезонных колебаний наблюдаются в колонке АМК-4493 (1,6-3,3° С), что, очевидно, объясняется близостью Северного полярного фронта к району отбора этой колонки. Во время МИС 4 наблюдается минимальное значение амплитуды сезонных колебаний в колонке (1,6° С), что свидетельствует о приближении фронта к району исследования с запада.

Возраст (тыс. лет)

Рисунок 2 - Зимние и летние палеотемпературы (МАТ) в районе исследования и сезонная разница палеотемператур в течение последних 190 тыс. лет

Серой горизонтальной линией показана изотерма 1.5° С. характеризующая СПФ. Данные по колонке М23414 показаны штриховой линией черного цвета, по колонке АМК-4438 — черной сплошной линией, АМК-4493 — линией серого цвета.

Низкие палеотемпературы (1,5° С) в данной точке даже в летний период также свидетельствуют о слабом проявлении сезонности. Еще одно аномальное, по сравнению с другими исследуемыми колонками, уменьшение амплитуды сезонных колебаний в колонке АМК-4493 произошло в период 85-82 тыс. лет назад, что соответствует похолоданию С21, выделенному McManus et al (1994). В это время палеотемпература поверхностного слоя океана на границе бассейнов Ирмингера и Лабрадорского изменялась на 2,3° С, демонстрируя незначительную сезонность в данном районе.

Только во время ранней МИС 5е амплитуда сезонных колебаний в трех исследуемых точках практически совпадала (3,2° С в АМК-4493, 3,6° С в колонке АМК-4438 и 3,4° С в колонке М23414), указывая на сходство поверхностных гидрологических условий в этих районах вследствие отклонения Северо-Атлантического течения к западу и смены ориентации изотерм в этих районах.

Во время межстадиалов отмечены средние значения палеотемператур для исследуемого периода. В колонках АМК-4438 и АМК-4493 реконструированные палеотемпературы не превышали 4° С зимой и 8е С летом, а в колонке М23414 температуры поверхностного слоя достигали лишь 6° С зимой и 10° С летом. В эти периоды Северный полярный фронт, вероятно, мигрировал южнее и восточнее своего современного положения (Рисунок 3).

В МИС 3 отмечено увеличение разницы палеотемператур в колонках, свидетельствующее о субширотной ориентации изотерм в районе исследования и влиянии Северного полярного фронта с запада на район колонки АМК-4493 и с севера на район колонки АМК-4438. Северо-Атлантическое течение в это время ослаблялось. Это подтверждается данными Бараша и Оськиной (1979), которые свидетельствуют о невысоких, по сравнению с современными, среднегодовых палеотемпературах в Северной Атлантике во время межстадиалов. Палеотемпературы, реконструированные для слоя воды 0-10 м во время межстадиала МИС 3 с помощью метода МАТ (Cortijo et al., 1997) также совпадают с полученными в настоящей работе данными.

Во время стадиалов палеотемпературы во всех колонках были близки и составляли не более 2° С зимой и 4е С летом. Однако во время МИС 4 разница между колонками была существенной. Минимальные температуры во время МИС 4 реконструированы для колонки АМК-4493 (-1,1° С зимой и 0,55° С летом), а максимальные - для колонки М23414 (3,84° С зимой и 6.96° С летом).

Для температурных минимумов МИС 6 (160-140 тыс. лет назад) и МИС 2 (25-15 тыс. лет назад) характерно сходство гидрологических, а следовательно и палеоклиматических условий. Кроме того, в рассматриваемых точках во время каждого из этих холодных периодов существовали практически одинаковые поверхностные палеоусловия. Так, зимой реконструированные палеотемпературы в рассматриваемых точках снижались примерно до -Io С, летом значения палеотемператур для некоторых интервалов не превышали 1,5° С.

В течение летнего сезона во время температурных минимумов (МИС 2, 4 и 6) высокоширотные воды лишь близко подходили к рассматриваемым точкам. Только во время МИС 4 (70-60 тыс. лет назад) Северный полярный фронт пересекал АМК-4493. о чем свидетельствуют палеотемпературы. <1,5° С (Рисунок 4). Очевидно, в летние сезоны МИС 4 Северный полярный фронт не пересекал 60° с.ш., о чем свидетельствуют более высокие, по сравнению с характерной температурой фронта, летние палеотемпературы, реконструированные в северной точке АМК-4438.

Во время зимних сезонов МИС 4 фронт мигрировал на юг и располагался южнее северной точки АМК-4438. Об этом свидетельствуют более низкие, по сравнению с характерной температурой фронта, значения палеотемператур в данной точке. Судя по реконструированным палеотемпературам в колонке М23414 (Рисунок 2), Северный полярный фронт не достигал точки М23414 даже в зимние сезоны.

В зимнее время во время температурных минимумов МИС 2 и 6 во всех колонках отмеченные низкие палеотемпературы (<1.5° С) свидетельствуют о присутствии холодных распресненных вод в рассматриваемых точках.

Рисунок 1 - Распределение летней (август) температуры воды в Северной Атлантике на горизонте 50 м (по Levitus and Boyer, 1994) и расположение исследуемых колонок (1 -АМК-4493, 2 - АМК-4520, 3 - М23414, 4 - АМК-4438)

Современное положение Северного полярного фронта (СПФ) обозначено схематично синей штриховой линией, проведенной по максимальным горизонтальным градиентам (по Баранову, 1972). Красными стрелками показан основной поток СевероАтлантического течения.

Рисунок 3 - Положение Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения, а также летние палеотемпературы в рассматриваемых точках во время

межстадиалов

Черным цветом показаны исследуемые колонки и значения палеотемператур (МАТ), коричневым цветом - колонки и значения палеотемператур из литературных источников (Cortijo et al., 1997). САТ - Северо-Атлантическое течение, ТИ - течение Ирмингера, КТ - Канарское течение, НТ - Норвежское течение, СПФ - Северный полярный фронт (синяя штрих-пунктирная линия). Пояс IRD выделен светло-зеленым цветом (по Ruddiman, 1977). Светло-серым цветом показана общая схема современной поверхностной циркуляции в Северной Атлантике.

Рисунок 4 - Положение Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения, а также минимальные летние палеотемпературы в рассматриваемых точках

во время МИС 4

Черным цветом показаны исследуемые колонки и значения палеотемператур (МАТ), коричневым цветом - колонки и значения палеотемператур из литературных источников (Матуль и др., 2002; МсМапив е! аЦ 1999). САТ - Северо-Атлантическое течение, НТ - Норвежское течение, СПФ - Северный полярный фронт. Пояс ЖЭ выделен светло-зеленым цветом (по Яи<1(йтап, 1977). Светло-серым цветом показана общая схема современной поверхностной циркуляции в Северной Атлантике.

Рисунок 5 - Положение Северного полярного фронта и зимние палеотемпературы в рассматриваемых точках во время температурных минимумов 160-140 тыс. лет назад (поздняя фаза МИС 6) и 25-15 тыс. лет назад (МИС 2)

Черным цветом показаны температуры, реконструированные для МИС 2, голубым -для второй половины МИС 6; коричневым цветом показаны колонки и значения палеотемператур из литературных источников (БаггиНет е1 а1., 1995; МавНп ее а1., 1997; Матуль и др., 2002). СПФ - Северный полярный фронт. Пояс Ш) выделен светло-зеленым цветом (по ЯискЛтап, 1977). Светло-серым цветом показана общая схема современной поверхностной циркуляции в Северной Атлантике.

Рисунок 6 - Положение Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения, а также минимальные летние палеотемпературы во время холодного события МИС 5 (событие С21)

Черным цветом показаны исследуемые колонки и значения палеотемператур (МАТ), коричневым - колонки и значения палеотемператур из литературных источников (Матуль и др., 2002; Орро et al„ 2002; Lang and Wolff, 2011).

Оптимум Голоцена

Рисунок 7 - Положение Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения, а также летние палеотемпературы во время оптимума голоцена в рассматриваемых точках

Черным цветом показаны исследуемые колонки и значения палеотемператур (МАТ), коричневым - колонки и значения палеотемператур из литературных источников (Матуль и др., 2002; Maslin et al., 1997; Moros et al., 2004; Came et al., 2007; Ólafsdóttir et al., 2010; Lang and Wolff, 2011; Farmer et al., 2011; Risebrobakken et al., 2011).

CAT - Северо-Атлантическое течение, ТИ - течение Ирмингера, СИТ - СевероИсландское течение, ВГТ - Восточно-Гренландское течение, ЗГТ - Западно-Гренландское течение, ЛТ - Лабрадорское течение, КТ - Канарское течение, НТ -Норвежское течение, СПФ - Северный полярный фронт (синие штрих-пунктирные линии). Пояс IRD - светло-зеленая область (по Ruddiman, 1977). Светло-серым цветом показана современная поверхностная циркуляция в Северной Атлантике.

Рисунок В - Положение Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения, а также максимальные летние палеотемпературы в рассматриваемых точках во время ранней фазы МИС 5е

Черным цветом показаны исследуемые колонки и значения палеотемператур (МАТ), коричневым цветом - колонки и значения палеотемператур из литературных источников (Матуль и др., 2002; Орро et al., 1997; Cortijo et al., 1999; McManus et al., 1999: Bauch et al., 2011; Lang and Wolff, 2011).

Рисунок 10 - Положение Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения во время Малого ледникового периода

Черным цветом показаны исследуемые колонки и значения палеотемператур (МАТ), коричневым цветом - колонки и значения палеотемператур из литературных источников (Maslin et al., 1997; Moros et al., 2004; Carne et al.. 2007; Ólafsdóttir et al., 2010: Farmer et al.. 2011; Risebrobakken et al., 2011).

CAT - Северо-Атлантическое течение, KT - Канарское течение, ТИ - течение Ирмингера, СИТ - Северо-Исландское течение, ВГТ - Восточно-Гренландское течение, ЗГТ - Западно-Гренландское течение, JIT - Лабрадорское течение, НТ - Норвежское течение, СПФ - Северный полярный фронт (синие штрих-пунктирные линии). Пояс IRD выделен светло-зеленым цветом (по Ruddiman, 1977). Светло-серым цветом показана общая схема современной поверхностной циркуляции в Северной Атлантике.

Снижение палеотемператур в колонках сопровождается резким увеличением относительного содержания холодноводного вида N. раскус1егта (8).

Выравнивание палеотемператур в колонках АМК-4438, АМК-4493 и М23414 во второй половине МИС 6, а также во время МИС 2, говорит о более южном, по сравнению с рассматриваемыми точками, положении Северного полярного фронта, а также о миграциях Северо-Атлантического течения, которое становилось более градиентным и, вероятно, не имело ответвлений (Рисунок 5). Эти данные подтверждаются многими работами, свидетельствующими о миграции Северного полярного фронта вплоть до 40° с.ш (\1dntyre й а1., 1972; С1ЛМАР, 1981; Бараш, 1974 (а,б); Бараш, 1988; ЗапИЬет, 1995; 2003; Еупаис! ег а1., 2009). В рассматриваемом районе Северной Атлантике в это время были распространены плавучие льды (Бараш, 1974а).

Существуют также данные о том, что время оледенений МИС 2 и поздней фазы МИС 6 площадь шельфовых арктических и континентальных ледниковых щитов была сходной (1ако1^оп е1 а1., 2001; СоИеош с! а1., 2010).

Отмеченные наиболее низкие значения зимних палеотемператур в колонках АМК-4438, АМК-4493 и М23414 в период 160-140 тыс. лет назад совпадают с данными о максимальном распространении ледников 140 тыс. лет назад во время поздней фазы так называемого Заальского оледенения (Зуепс^еп е1 а1., 2004).

Полученные температурные реконструкции подтверждаются также данными, представленными в других палеоокеанологических работах, посвященных исследованию климатических колебаний (ЗагпШет е1 а1., 1995; МазНп й а1., 1997; Матуль и др., 2002). Судя по низким значениям палеотемператур в колонке АМК-4493 (<1,5° С) во время всех стадиалов, этот район находился под влиянием Северного полярного фронта или был севернее его, указывая на значительное ослабление Северо-Атлантического течения во время этих периодов.

Одновременно исследуемые колонки были севернее и западнее фронта лишь дважды: 160-140 тыс. лет назад (поздняя фаза МИС 6) и 25-15 тыс. лет назад (температурный минимум МИС 2), что согласуется с результатами предыдущих исследований в Северной Атлантике.

Во время наиболее теплого межледникового периода за последние 190-0 тыс. лет — МИС 5е — во всех рассматриваемых колонках отмечены максимальные значения палеотемператур (9,3° С и 12,5° С в колонке АМК-4493, 10,3° С и 13,9° С в колонке АМК-4438 и 12° С и 16° С в колонке М23414 зимой и летом, соответственно). Во время ранней фазы МИС 5е палеотемпературы в колонке М23414 были близки к максимальным палеотемпературам АМК-4438 и АМК-4493 и составили 10,4° С зимой и 13,8° С летом (в колонке АМК-4438 - 10,3° С зимой и 13,9° С летом, в колонке АМК-4493 - 9,38° С зимой и 12,62° С летом).

Интервал между 85 и 82 тыс. лет назад (событие МИС 5 - С21; МсМалиэ е! а1, 1994) характеризуется низкими значениями палеотемператур в колонке АМК-4493. Минимальные значения составили -0,51° С зимой и 1,83° С летом. Во время холодного события С21 фронт, вероятно, мигрировал южнее и западнее относительно своего современного положения, и адвекция северо-атлантических

вод в Норвежско-Гренландский бассейн была ослаблена. Об этом свидетельствует резкое снижение значений палеотемператур в колонке АМК-4493, район которой находился в это время под влиянием холодных полярных вод. Снижение палеотемператур поверхностного слоя в Северной Атлантике во время события С21 отмечено также во многих работах (McManus et al, 1994; 1999; Матуль и др., 2002; Oppo et al., 2006; Lang and Wolff, 2011) (Рисунок 6).

Максимальные палеотемпературы голоцена составили 7,8° С и 11° С в колонке АМК-4493, 8,5° С и 11,6° С в колонке АМК-4438 и 11° С и 14° С в М23414 зимой и летом, соответственно. Разница между палеотемпературами в самой южной точке рассматриваемого района (М23414) и в точках, расположенных близко к современному Северному полярному фронту, четко прослеживается на протяжении всего голоцена. Это свидетельствует о субширотной ориентации Северного полярного фронта и существовании в Северной Атлантике условий, близких к современным. Палеотемпературы в колонке АМК-4493 свидетельствуют о близком к современному положении субмеридиональной составляющей Северного полярного фронта.

Значительные различия палеотемператур между колонками, отобранными в точках вблизи Северного полярного фронта (АМК-4438, АМК-4493) и южными колонками (М23414 и АМК-4520) во время оптимума голоцена указывают на преобладание субширотного направления основного потока СевероАтлантического течения в этом районе. Полученные данные согласуются с предыдущими реконструкциями палеотемператур в Северной Атлантике (Матуль и др., 2002; Maslin et al., 1997; Moros et al., 2004; Came et al., 2007; Olafsdottir et al., 2010; Lang and Wolff, 2011; Farmer et al., 2011; Risebrobakken et al., 2011) (Рисунок 7).

В целом, во время голоцена поверхностные гидрологические условия в рассматриваемом районе Северной Атлантики мало отличались от современных, что свидетельствует о сходной конфигурации системы поверхностных течений.

Таким образом, непрерывные палеотемпературные реконструкции (а также анализ разницы между их значениями в рассматриваемых точках) в Северной Атлантике в течение последних 190 тыс. лет позволили проследить миграции Северного полярного фронта относительно его современного положения не только в субширотном (север-юг), но и в субмеридионалыгом (запад-восток) направлении, что определяло пространственную ориентацию и струйность Северо-Атланического течения. Преобладание субмеридионального направления миграций фронта наблюдалось во время ранней фазы МИС 5е. Субширотное направление миграций Северного полярного фронта преобладало во время первой половины МИС 6, во время МИС 3 и МИС 4, а также во время МИС 1 (голоцена). В периоды максимальных оледенений (вторая половина МИС 6 и МИС 2) фронт находился южнее рассматриваемых точек, поэтому определить направление его миграций и ориентацию изотерм невозможно.

Во время межледниковий рассматриваемый район находился под влиянием теплого Северо-Атлантического течения. Ослабление Северо-Атлантического течения начиналось уже во время межстадиалов. Кардинальное изменение конфигурации поверхностной циркуляции в рассматриваемом районе Северной

Атлантики происходило во время стадиалов, в том числе во время событий Хайнриха, когда воды этого течения не распространялись севернее 50° с.ш.

Северный полярный фронт пересекал рассматриваемые точки лишь дважды: 160-140 и 25-15 тыс. лет назад во время температурных минимумов. В целом, на протяжении последних 190 тыс. лет колонки АМК-4438 и АМК-4493 чаще находились под влиянием фронта чаще, что объясняется их современным положением вблизи фронтальной зоны.

2. Смещение основного потока Северо-Атлантического течения на северо-запад во время последнего межледниковья связано с миграцией Северного полярного фронта к западу.

Большинство палеоокеанологических исследований в Северной Атлантике сосредоточено на изучении межледниковых периодов, которые являются потенциальными аналогами современного межледниковья, или голоцена (Бараш, 1988; Bauch et al., 1997; 2000; 2008; 2011; 2013; Cortijo et al., 1999; Cuffey and Marshall, 2000; Helmke and Bauch, 2003; McManus et al., 2003; de Abreu et al., 2005; Ruddiman, 2005; Penaud et al., 2008; Костыгов и др., 2010; Kandiano et al., 2012 и др.). В частности, изучается их продолжительность и механизмы перехода от межледниковых периодов к ледниковым (Kukla et al., 1997; Winograd et al., 1997; Tzedakis et al., 2004; Kukla, 2005).

Долгое время последнее межледниковье (МИС 5е, Эмское потепление — 128117 тыс. лет назад) считалось наиболее близким аналогом голоцена (CLIMAP, 1984; Turón, 1984; Kukla and Went, 1992; Bauch, 1996; Cortijo et al., 1999). Данные CLIMAP (1984) показали, что последнее межледниковье было довольно нестабильным, как и голоцен, и отличалось от современного теплого периода незначительно. Было установлено, что этот интервал характеризуется значительным уменьшением объема глобального льда и увеличением уровня Мирового океана (Cortijo et al., 1999; Cuffey and Marshall, 2000; Kukla et al., 2002; Kopp et al., 2009).

Сходство условий во время МИС 5е и голоцена также было показано Cortijo с соавторами (1999), которые с помощью современного аналогового метода (МАТ; Prell, 1985) реконструировали меридиональные температурные градиенты (слой воды 0-10 м) во время последнего межледниковья в восьми осадочных колонках, отобранных в Северной Атлантике. Но исследования палеоциркуляции во время последнего межледниковья показали, что в отличие от голоцена, основной поток Северо-Атлантического течения в этот период, предположительно, отклонялся к западу (Fronval et al., 1998; Bauch et al., 2000; 2007; 2008; 2011; 2012; Kandiano and Bauch, 2003; 2004; Irvali et al., 2012). Имеются также данные о менее интенсивном формировании глубинной воды в Норвежско-Гренландском бассейне в этот период (Лукашина, 2013). Данные CLIMAP (1984) также показывают, что период МИС 5е был довольно нестабилен.

Во время ранней фазы МИС 5е палеотемпературы в колонке М23414 были близки к максимальным палеотемпературам АМК-4438 и АМК-4493 и составили 10,4° С зимой и 13,8° С летом (в колонке АМК-4438 - 10,3° С зимой и 13,9° С летом, в колонке АМК-4493 - 9,38° С зимой и 12,62" С летом).

Высокие палеотемпературы в рассматриваемых точках указывают на наибольшую удаленность Северного полярного фронта от района исследования (Рисунок 8).

Об этом также свидетельствуют данные об отклонении Норвежского течения и, возможно, Северного полярного фронта, расположенного в Исландском бассейне, к западу во время ранней фазы МИС 5е (Fronval et al., 1998). Предполагается, что в это время воды Северо-Атлантического течения попадали в Арктический регион в основном с запада наряду с ослабленной адвекцией в восточную часть Норвежско-Гренландского бассейна (Bauch et al., 2000; 2008; 2011; 2012)

Как результат, в западной окраине Норвежско-Гренландского бассейна были отмечены более высокие температуры, чем в восточной (Fronval et al., 1998; Bauch, 2008), что подтверждается данными о меньших размерах Гренландского ледникового щита по сравнению с голоценом (Cuffey and Marshall, 2000)

Высокие и практически одинаковые по значениям палеотемпературы поверхностного слоя океана в колонках АМК-4438, АМК-4493 и М23414 во время ранней фазы МИС 5е свидетельствуют о субмеридиональном положении изотерм в районе поднятия Роколл и, как следствие, отсутствии четкой зональности в этом районе Северной Атлантики. Это подтверждается данными палеотемпературных реконструкций для слоя воды 0-10 м (Cortijo et al., 1999), свидетельствующими об уменьшении меридиональных градиентов в высоких широтах (52-72° с.ш.) во время МИС 5е, а также другими данными палеотемпературных реконструкций (Матуль и др., 2002; Орро et al., 1997; Cortijo et al., 1999; McManus et al., 1999; Bauch et al., 2011; Lang and Wolff, 2011) (Рисунок 8).

Пик последнего межледниковья сопровождается увеличением значений палеотемператур в колонке М23414 и увеличением разницы между этой точкой и точками АМК-4438 и АМК-4493. Это свидетельствует о возобновлении близкого к современному типа циркуляции, установившегося в Северной Атлантике в этот период.

Таким образом, возможной причиной отклонения основного потока СевероАтлантического течения во время ранней фазы МИС 5е является миграция Северного полярного фронта к западу. Об этом также свидетельствует субмеридиональная ориентация изотерм в рассматриваемом районе в этот период, регистрируемая по сходным значениям палеотемператур в исследуемых колонках.

3. Резкие колебания климата во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена, зарегистрированные в открытой части Северной Атлантики на основе реконструкций палеотемператур (слой воды 0-50 м), приводили к смещению Северного полярного фронта к югу относительно его современного положения, а также к изменениям активности Северо-Атлантического течения, что совпадает с данными палеореконструкцин, полученными ранее для слоя воды 0-10 м.

Полученные данные реконструкций палеотемператур для поверхностного слоя океана 0-50 м в колонке АМК-4520 позволили проследить динамику

гидрологических условий, существовавших в Северной Атлантике во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена.

Известно, что даже для открытой части Северной Атлантики характерна сильная нестабильность природных условий, обусловленная ослаблением или усилением глобального океанского конвейера (Broecker, 2006; Denton and Broecker, 2008). Резкие кратковременные колебания активности Атлантической меридиональной циркуляции были связаны, в частности, со сбросом огромного количества пресной воды в Северную Атлантику во время событий Хайнриха (Broecker, 2006; Hemming, 2004).

Интервал 20-0 тыс. лет назад также был весьма нестабильным. Повышение палеотемператур поверхностного слоя воды и увеличение интенсивности поверхностной циркуляции периодически прерывалось холодными событиями, в том числе событиями Хайнриха.

Наиболее холодными интервалами, связанными с присутствием в районе исследования больших объемов распресненной холодной воды и регистрируемым по увеличению терригенных зерен 1RD, являются событие Хайнриха 1 и поздний дриас.

Высокое содержание IRD (до 28000 и 25000 зерен/г, соответственно) и низкие температуры (0° С зимой и 2,3° С летом и 4,2° С зимой и 7,3° С летом, соответственно) во время события Хайнриха 1 (~16 тыс. лет назад) и позднего дриаса (12,8-11,7 тыс. лет назад) указывают на распространение холодной талой воды в районе исследования, препятствующей адвекции теплых североатлантических вод в высокие широты (Рисунок 9).

Это подтверждает данные о вливании в Северную Атлантику талой воды, что привело к ослаблению вертикальной конвекции в Норвежско-Гренландском бассейне и к уменьшению активности Атлантической меридиональной циркуляции. (Benway et al., 2010); а также данные о связи прорыва большого объема пресной воды из озера Агассис с инициацией позднего дриаса (Klassen, 1983; Broecker, 2006).

Температурные реконструкции для слоя воды 0-10 м (Sarnthein et al., 2001) в осадочных колонках Северной Атлантики показали, что зимняя граница плавучих льдов, соответствующая границе Северного полярного фронта, во время события Хайнриха 1 проходила около 60° с.ш., а во время позднего дриаса - между 65° и 60° с.ш.

В то же время, существуют данные, что во время этих событий фронт находился значительно южнее. Так, отмечено, что во время события Хайнриха 1 Северный полярный фронт находился около Иберийского полуострова (вплоть до 40° с.ш.), в то время как во время позднего дриаса здесь были распространены субарктические воды (Eynaud et al., 2009). Полученные для колонки АМК-4520 палеотемпературы для слоя воды 0-50 м подтверждают эти выводы.

Холодные события раннего голоцена 8,2 тыс. лет назад (снижение температуры до 9,7° С зимой и 13,1° С летом) и 9,3 тыс. лет назад (9,9° С зимой и 13,3° С летом) связаны с пиками IRD (3500 и 10000 зерен/г, соответственно).

Возможной причиной похолодания 8,2 тыс. лет назад считается последний прорыв пресной воды из озера Агассис (Klassen, 1983). О резком изменении природных условий, а также уровня Мирового океана свидетельствуют

масштабные наводнения в Вислинском заливе (Балтийское море), зарегистрированные около 8 тыс. лет назад (Эгагке!. 1991; КаНсИ, 1996).

M-'iT! ГШ *: ПЛ fv A in |'Л,

О 5 10 15 20

Возраст {тыс. лет)

Рисунок 9 - Динамика летних и зимних палеотемператур (MAT, RAM), 5IS0 и содержания 1RD в колонке АМК-4520 во время последнего ледниково-межледникового

перехода

Летние палеотемпературы показаны сплошными линиями, зимние - штриховыми. РДг - ранняя дегляциация; HI -событие Хайнриха 1; Б-А - беллинг-аллеред; ПД -поздний дриас, 8,2, 9,3 — общеизвестные холодные события голоцена, МЛП - Малый ледниковый период, ТХВ - Темные холодные века. Данные МАГ показаны линиями черного цвета, RAM - линиями серого цвета. Серым цветом отмечены холодные события.

Полученные в данной работе, а также имеющиеся ранее данные позволяют сделать вывод о том, что во время событий 8,2 тыс. лет назад и 9,3 тыс. лет назад Северный полярный фронт, мигрировал к югу относительно своего современного положения. Об этом также свидетельствуют предыдущие реконструкции на основе изучения планктонных фораминифер в Северной Атлантике и Норвежском море (Came et al., 2007; Eynaud et al., 2009; Risebrobakken et al., 2011 и др.).

Небольшие интервалы похолодания во время позднего голоцена - Темные холодные века (1400-1100 лет назад) и Малый ледниковый период (500-100 лет

назад) — маркируются уменьшением палеотемператур до 10,6° С зимой и 14° С летом и 10,9° С зимой и 14.6° С летом, соответственно (Рисунок 9). В целом, во время этих событий температура поверхностного слоя океана снижалась почти на 1° С относительно максимальных температур голоцена, отмеченных в колонке АМК-4520 (11,6° С зимой и 15,2° С летом), что свидетельствует о похолодании в открытой части Северной Атлантики.

Снижение значений палеотемператур во время Малого ледникового периода примерно на 0,5° С (10,9° С зимой и 14,6° С летом) в колонке АМК-4520, а также резкое увеличение содержания 5180 в раковинах планктонных фораминифер (с 2,1%о до 2,43%о) и увеличение IRD (с 13 зерен/г до 23 зерен/г) свидетельствуют о миграции Северо-Атлантического течения во время Малого ледникового периода к югу под действием наступающего Северного полярного фронта (Рисунок 10).

Район Северной Атлантики вплоть до южных берегов Исландии находился в это время под влиянием холодных высокоширотных вод (Рисунок 10), что подтверждается существующими данными, свидетельствующими о том, что во время Малого ледникового периода плавучие льды были распространены около южных берегов Исландии (Lamb, 1979; Denton et al.. 2008). Это позволяет сделать вывод о субширотной ориентации изотерм в рассматриваемом районе Северной Атлантики.

Такие выводы согласуются с полученными данными, регистрирующими достаточно высокие значения б180 в колонке АМК-4438 время голоцена (Рисунок

Ранее для окраинных районов Северной Атлантики уже было отмечено, что холодные события позднего голоцена связаны с колебаниями Атлантической меридиональной циркуляции (Чистякова и др., 2010; Spielhagen et al., 2011), а также с ослаблением северо-атлантического затока в Арктику и усилением вливания в Северную Атлантику холодных высокоширотных вод в составе Восточно-Гренландского течения (Knudsen et al., 2004). Полученные реконструкции для океанического слоя 0-50 м демонстрируют, что эти изменения довольно четко проявлялись и в открытой части Северной Атлантики.

К наиболее значимым теплым интервалам, отмеченным в колонке АМК-4520 на протяжении последних 20 тыс. лет, относятся ранняя дегляциация, беллинг-аллеред и голоцен (современное межледниковье).

Постепенное увеличение палеотемператур поверхностного слоя океана в Северной Атлантике (с -1,1° С зимой и 0,5° С летом до 1,9° С зимой и 4,7° С летом), связанное с отступанием Северного полярного фронта к северу, началось во время ранней дегляциации (~17 тыс. лет назад). Площадь арктических льдов сокращалась, что привело к вливанию огромного количества пресной воды в Атлантику (Peck et al., 2006) и к колебаниям южной границы распространения плавучих льдов (Ruddiman and Mclntyre, 1981; Lowe et al., 1994). Значения IRD в эти периоды составили 10000-15000 зерен/г, что свидетельствует о массовом таянии айсбергов в это время.

Беллинг-аллеред (14,2-12,8 тыс. лет назад) сопровождался повышением температур поверхностного слоя океана примерно на 4° С зимой и летом (Рисунок 9), что свидетельствует об отступании Северного полярного фронта,

увеличении активности Северо-Атлантического течения и вливании субтропической воды в Северную Атлантику. В результате интенсификации Северо-Атлантического течения впервые после последнего ледникового максимума началась интенсивная адвекция теплой северо-атлантической воды в Норвежско-Гренландский бассейн, что подтверждается также исследованиями других авторов (Kroon et al., 1997; Thornalley et al„ 2011; Лукашина, 2013).

Во время ранней фазы голоцена (11,7-7,5 тыс. лет назад) интенсификация поверхностной циркуляции продолжалась (Risebrobakken et al., 2003). В колонке АМК-4520 для этого интервала отмечено увеличение значений поверхностных палеотемператур примерно на 4° С. В позднем голоцене (последние 3 тыс. лет) произошло повышение палеотемператур до 11,6° С зимой и 15,2° С летом, а также уменьшение значений SlsO до 2,5%о (Рисунок 9), что свидетельствует об увеличении интенсивности Северо-Атлантического течения. Это способствовало усилению активного формирования в Норвежско-Гренландском бассейне глубинных вод. Система поверхностной океанической циркуляции имела современные черты (Вгоескег, 1991; Ganopolski and Rahmstorf, 2001).

Таким образом, резкие колебания климата во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена, зарегистрированные в открытой части Северной Атлантики на основе реконструкций палеотемператур (слой воды 0-50 м), приводили к смещению Северного полярного фронта к югу относительно его современного положения, а также к изменениям активности СевероАтлантического течения, что совпадает с данными палеореконструкций, полученными ранее для слоя воды 0-10 м.

Заключение

На основе анализа видового распределения планктонных фораминифер в колонках АМК-4438, АМК-4493, АМК-4520, отобранных в зоне ледниковых миграций Северного полярного фронта (в осевой части Северо-Атлантического течения к югу от Исландии), и реконструкции палеотемператур для слоя воды 050 м, а также сравнения палеотемпературных значений с данными колонки М23414 были выявлены основные черты миграций Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения на протяжении последних 190 тысяч лет:

1. Получены новые данные о миграциях Северного полярного фронта и о направлении этих миграций. Показано, что фронт мигрировал не только в направлении север-юг, но и в направлении запад-восток. Впервые по данным палеотемпературных реконструкций миграции фронта были изучены на непрерывном временном отрезке (в течение последних 190 тыс. лет) в конкретных точках.

Районы осадконакопления колонок АМК-4493 и АМК-4438 чаще находились под влиянием Северного полярного фронта, мигрировавшего с запада на восток и с севера на юг, чем другие рассматриваемые точки, что объясняется их близким расположением к современному Северного полярного фронта. В районе точки М23414 фронт присутствовал только зимой во время температурных минимумов (МИС 2 и 6).

Северный полярный фронт пересекал точку М23414 лишь дважды: на отрезке 160-140 и 25-15 тыс. лет назад. В это время весь рассматриваемый район был под влиянием холодных высокоширотных вод, а Северо-Атлантическое течение циркулировало южнее фронта.

Миграции Северного полярного фронта и Северо-Атлантического течения происходили как в субширотном, так и в субмеридиональном направлениях, оказывая влияние на район исследования с севера и с запада. Причем направление миграций фронта (субширотное или субмеридионалыюе) не зависело от конкретного климатического режима.

Преобладание субмеридионалыюго направления миграций фронта наблюдалось во время ранней фазы МИС 5е. Субширотное направление миграций Северного полярного фронта преобладало во время первой половины МИС 6, во время МИС 3 и МИС 4, а также во время МИС 1 (голоцена). В периоды максимальных оледенений (вторая половина МИС 6 и МИС 2) фронт находился южнее рассматриваемых точек, поэтому определить направление его миграций и ориентацию изотерм невозможно.

Во время межледниковий рассматриваемый район находился под влиянием теплого Северо-Атлантического течения. Ослабление Северо-Атлантического течения начиналось уже во время межстадиалов. Кардинальное изменение конфигурации поверхностной циркуляции в рассматриваемом районе Северной Атлантики происходило во время стадиалов, в том числе во время событий Хайнриха, когда воды этого течения не распространялись севернее 50° с.ш.

2. Впервые показано, что изменение региональной конфигурации СевероАтлантического течения в ранней фазе последнего межледниковья (МИС 5е), а именно смещение основного потока Северо-Атлантического течения на северо-запад относительно своего современного положения, обусловлено положением Северного полярного фронта, мигрировавшим в северо-западном направлении и субмеридиональным положением изотерм в Северной Атлантике. Это привело к усилению течения Ирмингера и уменьшению площади Гренландского ледникового щита во время ранней фазы МИС 5е, а также к отсутствию выраженной зональности между исследуемыми точками.

3. На оригинальном материале удалось зарегистрировать миграции Северного полярного фронта и изменение активности Северо-Атлантического течения, оказывающих влияние на глобальный климат в целом и климат Северной Европы, в частности, во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена. Получены качественно новые данные для открытой части Северной Атлантики (слой воды 0-50 м), подтверждающие выводы об изменениях палеоциркуляции в прошлом на основе изучения температуры поверхности (слой 0-10 м).

Резкие колебания климата во время последнего ледниково-межледникового перехода и голоцена были вызваны миграциями Северного полярного фронта к югу. Перемещения Северного полярного фронта к югу во время наиболее холодного события голоцена — Малого ледникового периода — привели к уменьшению активности и изменению конфигурации Северо-Атлантического течения, вследствие чего адвекция теплых и относительно соленых вод в северные широты была затруднена

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Баширова Л.Д., Лукашина Н.П., Кандиано Е.С. Определение поверхностных палеотемператур северной Атлантики по планктонным фораминиферам с использованием различных биометрических методов // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2011. № 7. С. 167-173.(0,4 п.л.)

2. Bashirova L.D., Lukashina N.P. Reflection of Changes in Sea Surface Circulation over the Northeastern Iceland Basin in Planktonic Foraminiferal Assemblages during the Late Pleistocene-Holocene // Paleontological Journal. 2013. V. 47. №. 10. P. 1155-1162. DOI: 10.1134/S0031030113100067 (0,5 п.л.)

Материалы конференций

3. Баширова Л.Д., Лукашина Н.П., Кандиано Е.С. Математические методы в реконструкции поверхностных температур над северо-восточной частью Исландской котловины // Геология морей и океанов: Материалы XIX Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Москва, 14-18 ноября 2011. Том I. М.: ГЕОС. 2011. С. 149-151. (0,2 п.л.)

4. Bashirova L.D., Lukashina N.P., Kandiano E.S. Reconstruction of the surface ocean temperatures in the North Atlantic during the last 300000 years using a Modern Analogue Technique (MAT) and Revised Analogue Method (RAM) // Proceedings of the Sixth International Conference "Environmental Micropaleontology, Microbiology and Meiobenthology". Moscow, September 19-22 2011. M.: PIN RAS. 2011. P. 5355. (0,2 п.л.)

5. Lukashina N., Bashirova L. About intensity of the North Atlantic Meridional Overturning Circulation in the end of the Late Pleistocene // 11th International Conference on Paleoceanography. Sitges, 1-6 September 2013. Spain: Sitges. URL: http://www.icp2013.cat/USB/PDF/P-098.PDF (дата обращения: 09.01.2014). (0,1 п.л.)

6. Баширова Л.Д. Исследование региональных особенностей СевероАтлантического течения в среднем плейстоцене и голоцене по данным фораминиферового анализа // Геология морей и океанов: Материалы XX Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Москва, 18-22 ноября 2013. Том I. М.: ГЕОС. 2013. С. 155-159. (0,3 п.л.)

7. Лукашина Н.П., Баширова Л.Д. Формирование глубинной воды в Исландской котловине в конце позднего плейстоцена // Геология морей и океанов: Материалы XX Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Москва, 18-22 ноября 2013. Том I. М.: ГЕОС. 2013. С. 226227. (0,1 п.л.).

8. Bashirova L., Kandiano Е., Sivkov V., and Bauch H. Migrations of the North Atlantic Polar Front during the last 300 ka: evidence from planktic foraminiferal data // Geophysical Research Abstracts. EGU General Assembly 2014. Vienna, 27 April -02 May 2014. -V. 16. -EGU2014-1010. (0,1п.л.).

Баширова Лейла Джангировна

МИГРАЦИИ СЕВЕРНОГО ПОЛЯРНОГО ФРОНТА И СЕВЕРО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ НА ПРОТЯЖЕНИИ ПОСЛЕДНИХ 190000 ЛЕТ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ ПЛАНКТОННЫХ ФОРАМИНИФЕР

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Подписано в печать 14 июля 2014 г. Бумага для множительных аппаратов. Формат 60x90 '/16 Ризограф. Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,2 Тираж 80 экз. Заказ 121

Отпечатано полиграфическим отделом Издательства Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14