تغييرات اقليمي

[MR_Jentelman]

تغيير اقليم چيست؟


شايد سلول چرخش عمومي جو سراسر اعصار Phanerozoic پايدار بوده است. تغييرات روي موضوع اساسي بازي شده است. دما به طور واقعي در طول زمان تغيير كرده است. (شكل 4ـ4). موقعيت و شدت چنين اجزاء كليدي چون سيكلون‌هاي عرض‌هاي ميانه و سلو‌ل‌هاي مراكز پرفشار جنب حاره تغيير كرده است و بعضي از اجزاء حاضر مانند موسمي‌هاي آسيا ـ افريقا تضعيف و حتي غير فعال شده است. (شكل 5-4). اقليم پركابرين ممكن است هيچ شباهتي به اقليم مدرن امروزي نداشته باشد. شرايط طبيعي خيلي متفاوت شده است. چرخش زمين خيلي سريعتر شده است. براي مثال حتي چرخش زمين ممكن است از يك الگوي متفاوتي پيروي كند. جزئيات اين تغييرات بعداً توضيح داده شده است. نكته قابل اشاره در اينجا اين است كه تغييرات اقليمي شامل يك تغيير ساده مرزهاي بين نواحي اقليمي حاضر نيست. اين تغييرات خيلي شبيه به مجدد سازماندهي كردن جو، يخ كره و نظام اقيانوسي مي‌باشد.
تغيير اقليم تغيير متوسط شرايط جوي در يك مكان يا ناحيه خاص مي‌باشد. تشخيص تغييرات اقليمي از تغييرپذيري اقليم بخصوص در اقليم‌هاي فصلي شديداً مشكل است. تغيير پذيري اقليمي تفاوت‌هاي ميان ميانگين حالت‌هاي جوي از همان نوع است. براي مثال تفاوت ميان ميانگين دماي جولاي يا ميانگين بارش زمستاني در سال‌هاي متفاوت. در ناحيه مديترانه شرايط فصلي از سالي به سال ديگر به طور وسيع نوسان دارد. ميانگين دماي تابستان 7-5 درجه سانتيگراد و ميانگين دماي زمستان 13-8 درجه سانتيگراد از سالي به سال ديگر تغيير مي‌كند، در صورتيكه بارش فصلي 80% از ميانگين طولاني مدت فاصله مي‌گيرد. به طور غير محتمل تغيير در اقليم مدرن امروزي به راحتي قابل درك نيست. اين تغييرات عموماً داخل اختلاط اندازه‌گيري‌هاي مستقيم اتفاق افتاده در دوره‌هاي كوتاه مدت پنهان شده است. در حاليكه تغيير اقليم گذشته غير قابل فراموش است. انسان امروزي ممكن است احساسي از تغيير اقليم گذشته نداشته باشد زيرا هواي امروزي حداقل در 10000 سال گذشته ثابت بوده است و نسبت به صد ميليون سال گذشته ملايم مي‌باشد.
شكل (4ـ4) دماي جولاي (C°) در 18000 و 9000 سال پيش و زمان حال. اين شكل بوسيله مدل اقليمي COHMAP پيش‌بيني شده است. دماي اكنون به منظور مقايسه مي‌باشد. دماي جولاي براي 18000 و 9000 سال پيش تفاوت‌هاي شديدي نسبت به زمان حال نشان مي‌دهد. نواحي كه تفاوت‌ها از نظر اهميت آماري بالاي 95 درصد سطح اطمينان مي‌باشد بوسيله خطوط خاكستري تيره مشخص شده است. هاشورهاي روشن يخ‌هاي دريايي را نشان مي‌دهد و هاشورهاي متراكم يخ‌هاي خشكي را نشان مي‌دهد.


بدون شك فيلسوفان و تاريخدانان طبيعي كلاسيك يونان و روم مي‌دانستند كه اقليم يك سال هميشه شبيه اقليم سال قبل نيست. تأثير تغييرات زمين‌شناسي در اقليم در قرن هفدهم تشخيص داده شده است. سنگواره‌هاي حاره‌اي از زير خاك درآمده در اقليم معتدل نشان مي‌دهد كه اقليم حاضر شبيه اقليم قديمي نبوده است. در قرن 19 تشخيص نوسانات يخچالي و جنب يخچالي نشان داد كه اقليم بطور جدي نسبت به گذشته تغيير كرده است. تعدادي از نظريه‌هاي كوشش مي‌كنند اين تغييرات طولاني اقليم را تبيين كنند. اين نظريه‌ها بسياري از آنها ابداعي است و ارزيابي آن مشكل است، زيرا شواهد اقليمي گذشته بسيار ناچيز است و تفسير شاخص‌هاي اقليمي مشكل است و گاه شماري دقيق از حوادث وجود ندارد. بيشترين اين نظريه‌ها سبمليك هستند زيرا بسياري از روابط و نيروهاي پيچيده نظام اقليمي فقط حدسي و غير قابل تصور هستند، زيرا دانش ما از منظومه خورشيدي و كهكشان راه شيري محدود است.
در سي سال گذشته مشكلات ناشي از طرح تئوريهاي قبلي كه سعي مي‌كردند ارزش تخمين هايشان را چاره پذير ارزيابي كنند آشكار شده است. امروزه تكنيك‌هاي تاريخ نگاري داده‌ها يك مقياس زماني مطلقي از حوادث تهيه كرده است. هسته‌هاي يخي، رسوبات عميق دريايي، رسوبات غاري، هسته‌هاي درياچه‌اي و باتلاقي، حلقه‌هاي درختي و Palaeosols حاصل حوادث اقليم گذشته مي‌باشند. يك درك بهتر از رابطه بين اقليم و پديده‌هاي سطح زمين نشان مي‌دهد كه شاخص‌هاي اقليمي براي بازسازي اقليم‌هاي ديرينه بيشتر قابل اعتماد مي‌باشند. مدل‌هاي رايانه‌اي چرخش عمومي تخمين اقليم گذشته را ممكن مي‌سازد و اجازه مي‌دهد اثر تغيير حركت مداري زمين روي داده‌هاي خورشيدي سريع و بدقت محاسبه شود. استفاده تركيبي همه اين روش‌هاي جديد اقليم شناسي ديرينه يك طيف رنگي دوري از تغييرات اقليمي كه اقليم شناسان قبلي از آن بي اطلاع بودند آشكار كرده است. اكنون اين تصديق مي‌كند كه يكي از دلايل تنوع نظرات اين است كه تغييرات


هوا و اقليم از يك ساعت تا ده ميليون سال براي پديده‌هاي اقليمي به شدت بر روي سرد و گرم شدن هوا مؤثرند. (جدول 1ـ4) در مجموع آنها در قرون گذشته از روندهاي عامي پيروي مي‌كنند.









چرخش روزانه اقليم
اغتشاشات همديده باني، عمدتاً در عرض‌هاي ميانه
چرخش سالانه اقليم


تغيير باد (جهت شرق به غرب) در استراتوسفر حاره‌اي كه نوسان دو سالانه (QBO) ناميده مي‌شود.
تكرار توزيع فشار در عرض اقيانوس آرام جنوبي همراه با تغييرات در دما در همان ناحيه كه با هم ال نينو جنوبي ناميده مي‌شود. نوسان (انسو) متوسط دوره‌هاي 5-4 سال: 7-2 سال در چرخش
متغير تقريباً دوره‌اي مطابق با چرخه كلف‌هاي خورشيدي
متغير تقريباً دوره‌اي مطابق با چرخه گرهي قمري
متغير تقريباً دوره‌اي مطابق با چرخه Gleissberg
متغير تقريباًُ دوره‌اي شايد مطابق چرخه مدار خورشيد
متغير تقريباً دوره‌اي بدون انطباق قطعي



يك جزء دوره‌اي چرخه زاويه كجي محور روزانه كره زمين
يك جزء دوره‌اي چرخه زاويه كجي محور روزانه كره زمين
يك جزء‌دوره‌اي عمده چرخه‌ كجي محور زمين
يك جزء دوره‌اي چرخه غير متعارف مداري
يك جزء دوره‌اي چرخه غير متعارف مداري
نوسانات تقريباُ دوره‌اي مطابق با يك چرخه تكتونيك صفحه‌اي
نوسانات تقريباُ دوره‌اي از اقليم گرم به سرد. شايد نصف سال كهكشاني
نوسانات تقريباُ دوره‌اي از گرم خانه‌اي به شرايط يخ ‌خانه‌اي

توجه: a: متغيرهاي دقيقاً دوره‌اي ناشي از چرخش نجوي
b: متغيرهاي تقريباً دوره‌اي با مقياس زماني برگشت ‌پذير


فرايند هواي دنيا

علل تغيير اقليم

فرايندهاي اساسي كه سبب تغيير جو مي‌شود در اصلاحات بسته كاملاً بديهي است، هر چند اهميت نسبي عامل‌هاي گوناگون در فاصله هاي زماني متفاوت هنوز قطعي نيست. فرايندهاي عمده مورد بحث در تغييرات جوي در شكل (3-1) خلاصه شده است.


در كوتاه مدت، سال، دهه‌ها و قرن‌ها جو ممكن است خودش با نيروهاي خارجي (كيهاني و زمين‌شناسي) يا ديناميك دروني جو تغيير كند. نيروهاي فرا كروي از تغييرات در نيروهاي جاذبه‌اي بوسيله تغييرات در تابش الكترومغناطيس و ذره‌اي ناشي از خورشيد و فضا و اثرات شهاب سنگ‌ها و ستاره‌هاي دنباله‌دار ناشي مي‌شود. فشارهاي جاذبه‌اي ممكن است از سه منبع منشاء بگيرد، منظومه خورشيدي، كهكشان راه شيري يا ساير كهكشانها. ولي زمانيكه انرژي رها شده به كمك حركات و مسير سيارات منظومه شمسي و حركات ماه و زمين مدل بندي شود فقط روابط درون منظومه شمسي در دوره‌هاي كوتاه مدت به جو نيرو وارد مي‌كند.



نيروهاي زمين شناسي در كوتاه مدت سبب تزريق گرد و غبار آتشفشاني و گازها به داخل استراتوسفر مي‌شود. نيروهاي فعال درون نظام پيچيده جوي در كوتاه مدت اجزاء چرخش جو مي‌باشد. تغييرات اقليمي مي‌تواند بدون كمك نيروهاي خارج از جو اتفاق افتد. جدا كردن علامت‌ها از اين منابع بالقوه تغيير اقليم كار ساده نيست. بدون شك فرمول‌هاي مدل بندي اقليمي نشان مي‌دهد كه هر چه ممكن است در ثبت اقليم تشخيص داده شود نشا‌ن‌هاي ويژه‌اي در زمان و فضا دارد. (Rind and Overpeck, 1993)
در دوره هاي متوسط و طولاني مدت از هزاران تا ميليون سال تغييرات جوي از نيروهاي فراكروي و زمين شناسي و ديناميك داخلي جو ناشي مي‌شود. نيروهاي فرا كروي در مقياس‌هاي متوسط و طولاني باعث تغييرات مداري، تغيير جهاني در خروجي خورشيد، و بطور غير مستقيم اثرات بزرگي كه مي‌تواند بر روي فرايندهاي زمين‌شناسي مؤثر باشد، دارد. نيروهاي زمين شناسي در دوره‌هاي متوسط و طولاني سبب فرايندهاي زمين ساخت صفحه‌اي كه ناشي از اثرات هسته و گوشته زمين مي‌باشد مي‌شود. در دوره‌هاي طولاني زمين ساخت صفحه‌اي سبب تغيير جغرافياي ديرينه، توزيع مجدد قاره‌ها و اقيانوس‌ها، تشكيل رشته‌هاي كوهستاني، تغييرات در حجم اقيانوسها، تغيير سطح درياها و آنچه موجب تغييرات اقليم مي‌شود مي‌باشد.
توزيع مجدد توده درون زمين مي‌تواند روندهاي عامي در سرگرداني حقيقي قطبي كه سبب تصادم‌هاي مجددي در جو خواهد شد را اجازه دهد. فرايندهاي درون هسته و گوشته كه سبب حركت فرايندهاي سنگ كره‌اي بسيار مي‌شود خودش تحت تأثير نيروهاي فرا كروي مي‌باشد. فشارها در مقياس بزرگ ممكن است سبب تغيير نيروها در مرز هسته و گوشته كه سرانجام باعث تغيير در جو مي‌شود گردد. تمام سيارات در معرض نيروهاي جاذبه‌اي كه ممكن است در دراز مدت باعث تغيير كجي محور (تغيير قطب نجومي) در نتيجه تأثير بر روي جو مي‌باشند هستند.
نيروهاي جاذبه‌اي همچنين به تدريج باعث تغيير موقعيت منظومه شمسي نسبت به مركز كهكشان راه شيري مي‌شوند. اين اثر مي‌تواند سبب تغييرات اقليمي در دراز مدت شود. در مجموع جو ممكن است از هزاران تا ميليون‌ها سال تغيير كند زيرا منشاء تغيير در خود جو مي‌باشد، مانند تغييرات ميزان شوري آب اقيانوس‌ها، تغير دماي سطح آب درياها، افزايش يا كاهش صفحات يخي و يخ‌هاي دريايي، تغيير ائوستاتيك سطح آب درياها، تحولات زيستي و تغيير در زيستگاههاي خشكي.

علل زمين شناسي
آتشفشان‌ها و جريان گدازه

آتشفشان‌ها بوسيله تزريق ذرات گرد و غبار و گازها به داخل هوا باعث تغييرات در نيروي جو مي‌شوند. نحوه دخالت آتشفشان‌ها پيچيده است. به طور استثناء انفجارهاي شديد آتشفشاني سبب كاهش موقت دماي كره زمين خواهد شد. كاهش دما چطور ممكن است رخ دهد؟ براي مثال بعد از فوران آتشفشان مانت آگيونگ باليا در مارس 1963 بعد از شروع سال 1964 و قبل از 1965 دماي تروپوسفر بالايي و مياني حاره‌اي يك درجه سانتيگراد كاهش يافت. (Newell 1970, 1981). بر خلاف اين چندين فوران آتشفشاني بزرگ مانند كوس گيونيا و نيكاراگوا در سال 1980 (Kerr 1987, Deepak 1983) اثرات قابل تشخيصي بر روي دماي جوي نداشته‌اند. فوران كوه استي هلن تقريباً نصف مقدار مواد را در داخل استراتوسفر نسبت به فوران كوه آگيونگ باليا وارد نمود. ولي با اين وجود تغييرات واقعي دراز مدتي روي تغيير اقليم نداشت و فقط اثرات كوتاه مدت داشت. (Robock and mass 1982). اين وضعيت دشوار اكنون حل شده است. عامل‌هاي كليدي در فهم رابطه ميان فوران‌ها و اقليم تركيب دفع و مقدار خاص سولفور رها شده و موقعيت، زمان سال، شايط اقليمي غالب در موقع فوران آتشفشان كه انتشار و طول عمر ابرهاي ناشي از آئروزول‌هاي آتشفشاني را تعيين مي‌كند.


كاهش دماي بر آورد شده در نيمكره شمالي بعد از فوران كوه آگيونگ، فيوگو، كوه استي هلن، كاتمايي، كراكاتاي، لاكي، كوه سانتاماريا و تامبورا همبستگي مثبتي با برآورد افزايش سولفور داشته است (شكل 6ـ4). قسمت زيادي از تغيير اقليم جهاني در قرن اخير ممكن است ناشي از خروج گازهاي آتشفشاني باشد. (Robock 1991).
نكته قابل اشاره اين است كه فعاليت‌هاي آتشفشاني در دوره‌هاي كوتاه مدت در چرخه‌هاي فرا كروي ناپديد مي‌شود. حداكثر آنتروپي روش‌هاي تحليل طيفي زماني كه انديكس پوشش گرد و غبار لامباس براي نيمكره شمالي به كار مي‌بريم از 1968-1500 و حداكثر اوج آن با دوره بازگشت 6/18 و 8/10 سال آشكار شده است. (Currie 1994).
بدون شك فوران‌هاي اخير هيچ كدام به بزرگي فوران‌هاي آتشفشاني دوران گذشته زمين شناسي نبوده‌اند. آتشفشان توبا در سوماترا تقريباً 73500 سال پيش فوران كرد. (شكل 7ـ4).
اين فوران غول پيكر بر آورد شده است تقريباً 10000-1000 ميليون تن آئروزل اسيد سولفوريك و همين اندازه‌ خاكستر‌هاي ريز در 37-27 كليومتري جو منتشر كرده است.
(Ram pino and et al 1988)(Rampino and self 1992)
فوران تام بورا در سال 1815 در مقايسه با ديگر فوران‌ها فقط 100 ميليون تن آئروزل اسيد سولفوريك ‌آزاد كرد. اگر چه واقعه فوران آتشفشان تامبورا سبب خورشيد گرفتگي شد اما برآوردهاي دقيق‌تر نشان مي‌دهد حادثه فوران توبا سبب قطع عمل فتوسنتز در گياهان و كاهش
C°5-3 دما در نيمكره شمالي شد.

فوران‌هاي شديدي مانند توبا و حتي بزرگتر مي‌توان انتظار داشت شرايطي مانند انفجارهاي عظيم اتمي ايجاد كند، هر چند ذرات گرد و غبار آتشفشاني پايداري طولاني‌تري نسبت به دود انفجارات هسته‌اي دارند. بزرگترين فوران‌ها كه فوران‌هاي شديد ناميده مي‌شوند ممكن است نتايج جهاني داشته باشند و سبب ايجاد زمستان‌هاي آتشفشاني مانند آنچه اخيراً تحت عنوان «زمستان‌هاي اتمي» پيشنهاد شده است شود. (RamPino et al 1985, 1988).
مغناطيس خالص بعضي از آتشفشان‌هاي گذشته اين تفكر هوس‌انگيز را به خاطر مي‌آورد كه فوران‌هاي شديد (يا شايد تعداد زيادي از فوران‌هاي كوچكتر) ممكن است نقش اساسي در آغاز و تنظيم زمان چرخه‌هاي يخچالي و ميان يخچالي داشته باشد. (e.g. Gentilli 1948. wexler 1952, Bray 1974, 1977). مطمئن باشيد تغيير اقليم در كواترنر زمانيكه بازخورد ميان فعاليت‌هاي آتشفشاني و اقليم بسيار شديد بوده است رخ داده است.
پايين رفتن سطح دريا سبب افزايش فوران آتشفشان در نتيجه كاهش بيشتر دما مي‌شود. (Rampino and self 1993). ممكن است فوران آتشفشان توبا كه در زمان رشد سريع يخ‌ها و پايين رفتن سطح آب درياها صورت گرفته است اتفاقي نباشد و ممكن است اين موضوع شديداً به تغيير شرايط يخچالي كه تحت آن شرايط صورت گرفته كمك كند. (Rampino and self 1992).
يك ارتباط ميان توليد گرمايي زمين‌شناسي و اقليم اخيراً آشكار شده است. جريان‌هاي بزرگ گدازه در زير درياها با حجمي در حدود km10 در ته اقيانوس آرام تصور كنيد! اين گدازه‌ها ممكن است توليد ناهنجاريهاي گرمايي زيادي كند كه باعث بر هم ريختن فرايندهاي چرخه‌اي اقيانوس شود و عاملي براي ماهيت پديده ال نينو باشد (Shaw and Moore 1988). ماگماهاي ميان اقيانوسي مستعد ايجاد تكرار نابهنجاري گرمايي به بزرگي 10 درصد نابهنجاري ال نينو در سطح دريا در فاصله تقريباً 5 سال حوادث ال نينو كه در فاصله سال 1935 و 1984 رخ داده است مي‌باشد. ميزان برآورد فوران، سرد شدن ماگما در كف دريا و انتقال گرما به سطح اقيانوس مي‌تواند دليل ايجاد يك ناهنجاري دمايي در مقايسه با ناهنجاري ناشي از ال نينو شود

[MR_Jentelman]

برجستگي‌ها
سلسله كوهستان‌هاي بلند بخصوص آنهايي كه روند شمالي ـ جنوبي دارند، الگوي چرخش جوي را تحت تأثير قرار مي‌دهند، بطوريكه موجب تغيير اقليم مي‌شود. اين موضوع به طور اعتقادآميزي در يك سري از تجربه‌هاي رايانه‌اي كه اثر اقليم روي ساختمان‌هاي كوهستاني عمده در 40-10 ميليون سال گذشته را آزمايش مي‌كند ثابت شده است. تغييرات كوهستاني ممكن است سبب تغييرات كروي اقليم در خلال زماني كه بنظر مي‌رسد محيط كوهزايي فعال بوده است شده باشد. (Ruddiman et al 1989).
فلات تبت 4 كيلومتر در 40 ميليون سال گذشته و حداقل 2 كيلومتر در 10 ميليون سال گذشته بالا آمده است. بالا آمدن سيرانوا را در 10 ميليون سال گذشته رخ داده است. چنين تغييراتي در ساير نواحي كوهستاني غرب امريكايي شمالي، درآندهاي بوليوي و آلپ‌هاي نيوزيلند اتفاق افتاده است (يا هنوز در حال اتفاق افتادن مي‌باشد). اثرات اقليمي چنين تغييرات كوهستاني در مدل‌هاي جامع اقليمي برآورد شده است (Kutzbach et al 1989)، (Ruddiman and kutzbach 1991). يك چنين تركيبي اقليم مديترانه‌اي در غرب ايالات متحده مي‌باشد كه تابستان‌هاي گرم و خشك دارد. عامل اين همگرايي بادهاي غربي است كه روي اين ناحيه مي‌وزنند، در حاليكه اگر كوههاي راكي نبود، بادهاي شمالي به طرف جنوب از بريتيش كلمبيا به ساحل مكزيكو مي‌وزيدن كه نتيجه آن تشكيل سلول كم فشار روي فلات كلرادو بود. روي كناره ديگر كوه راكي فصول در حال حاضر مرطوب‌تر از دوره سنوزوئيك است. زمستان به دليل رودبادهاي كه از جنوب و بادهاي كه قبلاً غربي بوده‌اند و حال شمالي غربي هستند و تابستان به دليل جريان‌هاي موسمي ناشي از مركز كم فشار كلرادو مرطوب‌تر است.
بعضي برآوردها تغييرات اقليمي اثرات جهاني كوهستان‌ها را نشان مي‌دهد. زمستان‌هاي اروپا اكنون سردتر از زمانيكه آنها بوسيله خشكي‌هاي يخي عرض‌هاي پايين به طرف غرب جابجا شده بودن مي‌باشد. تابستان‌هاي مديترانه اكنون خشك‌تر از زمانيكه آنها تحت تاثير جريان سيكلوني اطراف فلات تبت و سلول پر فشار بالاي اقيانوس اطلس جنب حاره بودند مي‌باشد.
مرتفع شدن كوهستان‌هاي بلند و فلات‌ها به موازات افزايش جريان باد هوازدگي را تحت تاثير قرار مي‌دهد. سرد شدن جهاني در خلال دوره سنوزوئيك ممكن است بالا آمدن فلات تبت را تحريك كرده باشد. افزايش هوازدگي شيميايي همراه با اين بالا آمدن سبب كاهش تمركز دي اكسيد كربن جوي در 40 ميليون سال گذشته شده است (Raymo & Ruddiman 1992). دي اكسيد كربن با سنگ در زمان هوازدگي تركيب مي‌شود و سپس به دريا حمل ميشود.

جغرافيا
وضعيت خشكي و درياهاي كه عميق هستند بر روي اقليم موثر است. براي اين كار حداقل سه دليل وجود دارد. اول زمين سطحي دارد كه برف با آلبيدوي بالا ممكن است روي آن جمع شود. بيشتر خشكي‌ها اطراف قطبين زمين مي‌باشند جائيكه يخچال‌ها فرصت بيشتري براي تشكيل دارند. دوم هر ترتيبي از توده‌هاي خشكي چرخشي در جو و اقيانوس متفاوت از آنچه امروزه مشاهده مي‌شود ايجاد مي‌كند، بنابراين جابجايي قطبين زمين سبب تناوب انتقال گرما مي‌شود. سوم به دليل تفاوت خاصيت‌هاي گرمايي و انعكاسي خشكي و دريا، خشكي و نواحي قاره‌ها و اقيانوس‌ها اقليم را تعديل خواهند كرد.
اثرات جغرافيا بر اقليم اغلب دقيق است و فقط نياز به تاييد ما دارد. (e.g. Barron 1989)(V.P.wright 1990, useinora 1989). ‌آزمايش‌هاي با الگوي اقليم ـ دريا ـ يخ براي زمانيكه ابر قاره‌ها در نواحي قطبي قرار داشته دماهاي تابستاني زير صفر نشان داده است. (haug lustaine and Gerard 1992). اين نشان مي‌دهد كه توده خشكي بزرگ قطبي ممكن است منشاء ايجاد يخچال‌ها بوده باشد. اثرات جغرافيايي پرمين پسين اقليم معتدلي در گندوانا باقي گذاشته است. چرخش عمومي جو و الگوي تعادل ـ انرژي اشاره مي‌كند كه اقليم در آن زمان بايد شديداً فصلي بوده باشد اما شاخص‌هاي اقليمي اين نكته را رد مي‌كند. اين اختلافات فصلي ممكن است بوسيله درياچه هاي بزرگي به طول km2000 در افريقاي جنوبي كه به رودخانه ها وصل بوده‌اند توجيه شود. اين حجم عظيم آب تاثير معتدلي در اقليم ناحيه‌اي داشته است و شاهدي براي اقليم ديرينه محسوب مي شود.


سرگرداني حقيقي قطبي
يك انحراف آهسته قطب‌هاي جغرافيايي بوسيله داده‌هاي سرگرداني حقيقي قطبي كه بنظر مي‌رسد رخ داده است بوسيله مغناطيس ديرين نشان داده شده است. (e.g. Gardon 1981). ميزان سرگرداني قطبي
موضوعي براي مناظره است ولي ممكن است °5 درجه در ميليون سال تغيير كرده باشد (Sabadini and yuen 1989).
سرگرداني حقيقي قطبي سبب تغيير اقليم ميشود. اين موضوع اشاره ميكند كه در دوران ژوراسيك موقعيت قطبين زمين ممكن است سبب وجود بيشترين خشكي در عرض‌هاي حاره شده باشد. (Donn 1987) اين موضوع دليلي براي توزيع يكنواخت عمومي دما و نابهنجاري دما نواحي قطبي از دوره ترياس تا اشكوب ائوسن مي‌باشد. بعد از اشكوب ائوسن گراديان نصف‌النهاري دما به دليل افزايش سرما در عرض‌هاي آركتيك و آنتراتيك متوقف شد و تا سنوزوئيك پسين به دليل شرايط يخچالي گسترش يافت.
شرايط يخچالي بوسيله سرگرداني حقيقي قطبي توضيح داده شده است. روي سياره چسبناكي مانند زمين سرگرداني حقيقي قطبي ممكن است بوسيله حضور يخ قطبي اغوا كننده باشد. زيرا اگر سرگرداني قطبي وجود مي‌داشت صفحه‌هاي يخ بايد به عرض‌هاي كه امكان ذوب شدن آنها وجود داشت حمل مي شدن. بنابراين سرگرداني حقيقي قطبي را مي‌توان به عنوان پايان عصر صفحه‌هاي يخي توجيه نمود. اين موضوع ممكن است كه طول دوره يخ (تقريباً 10 ميليون سال) بوسيله زمان مورد نياز براي سرگرداني قطبي كنترل شود.
دلايل فراكروي
انرژي خورشيدي
فعاليت‌هاي خورشيدي هر روز و هر سال تغيير مي‌كند. آثار چرخه‌هاي خورشيدي كوتاه مدت در بسياري از قسمت‌هاي محيط باقي است (جدول 2ـ4). به همين علت ارتباط بين چرخه لكه‌هاي خورشيدي و فرايندهاي بوم كره بنظر مي‌رسد غير قابل تكذيب باشد، اگر چه رابطه‌هاي اتفاقي همچنان اغوا كننده باقي مي‌ماند. جزييات چگونگي اثر پرتو خورشيدي روي جو خيلي مبهم است ولي پيشرفت‌هاي سريع در هوانوردي و فيزيك زمين ـ خورشيد، برنامه‌هاي زيست كره ـ زمين كره اطلاعات در مورد اين موضوع را افزايش داده است.
دوره‌هاي متعدد حداقل تابش خورشيدي در طول قرون اخير چندين بار رخ داده است. (شكل 8ـ4). بعضي از اقليم شناسان استدلال مي‌كنند كه كاهش تابش خورشيدي با دوره‌هاي كاهش دما ارتباط دارد. (Eddy 1977 a, 1977 b, 1977c). دوره‌هاي حداقل براي مثال با عصر يخبندان مصادف است، اگر چه رابطه ميان اين دو حادثه سؤال برانگيز است. (e.g. Landsberg 1980, Eddy 1983, Legrand et al 1992) .
موضوع حل نشده است. بهر حال مطالعات نظري و مشاهده‌اي اخير نشان مي‌دهد يك ارتباط معين ميان دوره‌هاي كاهش فعاليت خورشيد و ويژگي‌هاي جوي وجود دارد. مشاهدات راديو كربن در تنه درختان به شدت كاهش فعاليت خورشيدي در سراسر دوره حداقل تابش را نشان مي‌دهد. (Kocharov et al 1992). قبل از نظريه‌هاي تئوري، مطالعه الگوي اقليمي ساده انرژي - تعادل ثابت كرد كه دوره‌هاي مانند دوره حداقل تابش مي‌تواند ناشي از كاهش 55/0-22/0 درصدي كاهش تابش خورشيدي باشد (wigley and Kelly 1990). همچنين ممكن است كه افزايش انرژي جنبشي خورشيد در خلال دوره حداقل تابش سبب كاهش تشعشع خورشيدي شود (Nesme – Ribes and mangeney 1992). چرخه‌هاي خورشيدي هزار سال گذشته ممكن است همه چرخه هاي اقليمي رخ داده از شروع عصر پليستوسن را توضيح دهد. (willett 1949, 1980). تغييرات احتمالي در فعاليت خورشد در بين دوران زمين شناسي ممكن است بر روي اقليم تاثير بگذارد. خورشيد ممكن است اززماني به زمان ديگر تغيير حالت دهد و متعاقب آن انتشار انرژي نيز تغيير كند. يك بازگشت موقت خورشيد به حالت سردتر قبلي ممكن است يخچال‌هاي 500 ميليون سال پيش را توضيح دهد و تغيير بسيار كم خورشيد ممكن است چرخه‌هاي يخچالي و ميان يخچالي را كاهش دهد.

بمباران‌هاي كيهاني
ابرهاي تشكيل شده از ذرات ريز گرد و غبار ناشي از اثرات حوادث مختلف صعود مي‌كنند و در جو به صورت محلول ماهها و سال‌ها باقي مي‌مانند و در سراسر كره زمين پراكنده مي‌شوند. برخورد شهاب سنگ يا ستاره‌هاي كوچك با انرژي بالاي 600000 مگاتن باعث ايجاد ابرهاي گرد و غباري شديدي شده است. (Covey et al 1990). در خلال اولين دو هفته بعد از اثر ذرات گرد و غبار، متوسط دماي خشكي كره زمين بايد تقريباً C°8 كاهش يافته باشد. اثرات با افزايش پخش ذرات گرد و غبار كاهش خواهد يافت، بطوريكه قدرت آن رقيق مي‌شود. برخوردهاي با انرژي‌هاي تقريباً بالاي 000/5000 مگاتن نور خورشيد را مسدود خواهد كرد و به اندازه كافي عمل فتوسنتز را كاهش مي‌دهد. زمانيكه ذرات گرد و غبار با انرژي تقريباً بالاي 000/000/10 مگاتن (MT) هستند سبب افزايش تاريكي و سرد شدن‌هاي سخت و طولاني مدت
بخصوص در قسمت‌هاي داخلي قاره‌ها مي‌شوند. در مجموع تزريق زياد ذرات گرد و غبار ممكن است سبب خشكي جهاني با كاهش 95 درصدي باران براي چندين ماه شود (Toon et al 1994).
بعد از دوره سرد و خشك هوا ممكن است دوره طولاني مدت گرما اتفاق بيفتد. اين دوره گرما ناشي از افزايش سطوح دي اكسيد كربن جو بعد از برخوردهاي اقيانوسي يا قاره‌اي خواهد بود (Okeete and Ahrens 1989) كه از افزايش بخار آب جو بعد از برخورد با اقيانوس‌ها ناشي مي‌شود (Roddy et al 1987). بخار آب و ابر اضافي در استراتوسفر به دليل اثرات گلخانه‌اي باعث افزايش دماي كره زمين مي‌شود بطوريكه در سطح زمين اين افزايش ممكن است بيش از 10 درجه‌ سانتيگراد باشد.
كار با مدل هاي چرخش عمومي جو نشان مي‌دهد كه مشكل است قسمت‌هاي زيادي از سطح زمين براي چندين ماه يخ ببندد زيرا اثر گرماي ذخيره شده در اقيانوس‌ها آن را اصلاح مي‌كند. اثرات احتمالي شهاب سنگ‌ها و سيارات كوچك با قطر دهها كيلومتر ذرات گرد و غبار كافي براي يخبندان دماي كره زمين ايجاد خواهد كرد ولي نحوه عمل آن با وجودي كه بمباران‌هاي سنگيني در تاريخ گذشته زمين رخ داده است معلوم نيست (Covey et al 1990). ممكن است چنين اثرات بي شماري قبلاُ رخ داده باشد و يا شروع يك عصر يخبندان جديد باشد

اثرات داخلي
فعاليت هاي كوتاه مدت
حوادث ال نينو و نوسانات جنوبي ناشي از ناپايداري نظام جو - اقيانوس مي‌باشد. هر چند سال يكبار بطور استثنايي آبهاي گرم در سواحل پرو و اكوادور ظاهر مي‌شوند و به طرف غرب نواحي استوايي گسترش مي‌يابند. به اين فرايند حادثه ال نينو گفته مي‌شود. اين پديده با يك مركز كم فشار روي بيشتر اقيانوس آرام جنوبي ـ شرقي و يك مركز پر فشار روي اندونزي و شمال استراليا در ارتباط مي‌باشد. زمانيكه هواي سرد به سواحل دريايي جنوب غربي امريكا بر مي گردد حادثه لانينا اتفاق مي‌افتد و گراديان فشار روي اقيانوس آرام و اقيانوس هند بر عكس مي‌شود. اين كاهش و افزايش فشار را نوسان جنوبي ناميده‌اند. نوسان جنوبي بعضي وقت‌ها حوادث ENSO ناميده شده است. حوادث انسو اقليم سراسر دنيا را تحت تاثير قرار مي‌دهد. (Bjerknes 1969, ropelewski and haplert 1987).
انسو همچنين سبب ناآرامي در جريان هواي تروپوسفر بالايي كه به طرف عرض‌هاي ميانه گسترش مي‌يابد مي‌شود. كوهستانهاي عرض‌هاي ميانه به تقويت اين ناآراميهاي موجي كمك مي‌كنند. (Deweaver and Nigam 1995). اثرات اين كوهستانها براي همه حوادث جوي هميشه يكسان نيست. حد فاصل ميان حدود حوادث ال نينو شديد 7-2 سال و ميانگين آن 5-4 سال مي‌باشد. اين تغييرپذيري غير معمول ممكن است نتيجه ارتباط دو فاز بادهاي استوايي اقيانوس آرام يكي با آهنگ 2 سال و ديگري با آهنگ 5-4 سال يكبار باشد. (Rasmussen et al 1990).
يك حادثه ال نينو قوي ممكن است زمانيكه چرخه بين اين دو باد قوي است رخ دهد و يك حادثه ال نينو ضعيف ممكن است زمانيكه چرخه بين اين دو باد ضعيف است رخ دهد. همبستگي بين اقليم و چرخه كلف‌هاي خورشيدي ممكن است ساختگي باشد. اين احتمال بوسيله اجرا يك مدل ساده چرخش جوي با دوره‌هاي كمتر از دوره‌هاي تاثير نيروهاي سالانه تجربه شده است. (James and James 1989). اگر چه تاثير نيروها سالانه بوده است اما فعاليت‌هاي غير خطي جريان جوي تغيير پذيري با دوره‌هاي در حدود 40-10 سال ايجاد كرده است.
ناپايداري در نظام اقيانوس ـ جو ممكن است سبب تغييرات اقليمي ناگهاني در دوره‌هاي يخچالي و ميان يخچالي پليستوسن شده باشد. اين تغييرات شامل چرخه‌هاي وانس گارد ـ اسچگرو حوادث هين ريچ مي‌شود كه در بخش بعدي توضيح داده خواهد شد.

فعاليت‌هاي ميان مدت
گازهاي گلخانه‌اي و گرد و غبارهاي جوي ممكن است در تغييرات دمايي دوران يخچالي و ميان يخچالي سهيم باشند. شايد بيشترين سهم در بين گازهاي گلخانه‌اي دي اكسيد كربن داشته باشد. اندازه‌گيري‌هاي قابل اطمينان از سطوح دي اكسيد كربن گذشته جو به كمك حباب‌هاي هواي محبسوس شده در هسته‌هاي يخي قطب شمال و جنوب انجام شده است. سطوح دي اكسيد كربن در هسته‌هاي يخي وستك، قطب جنوب از ppm200-190 در خلال دوره‌هاي يخچالي تا ppm280-260 در خلال دوره‌هاي بين يخچالي متغير است، (Barnola et al 1987). تغييرات دي اكسيد كربن قسمتي از آن ممكن است ناشي از تغييرات
مداري باشد و كاهش تغييرات تابش ناشي از مدار را بزرگ جلوه دهد و سبب تغيير در اقليم شود. اين مطلب به توضيح همزماني يخچال‌هاي عمده موجود در نيمكرة شمالي و جنوبي كمك خواهد كرد.
مدل‌هاي اقليمي نقش دي اكسيد كربن در تغيير اقليم را روشن مي‌كنند. يك مدل فعال سه جزيي كه توده‌هاي يخ جهاتي را تبيين مي‌كند، مقدار دي اكسيدكربن جوي، ميانگين دماي اقيانوس‌ها، فرايندهاي انحلال كه چهر‌ه‌هاي مهم تغييرات اقليمي را مجدداً ايجاد مي‌كند را بوسيله ثبت ايزوتوپ اكسيژن براي 2 ميليون سال گذشته پيش بيني نموده است. (Slatzman and sutera 1984, 1987, salfzman et al 1984, saltzman 1987)
اين مدل (ثبت ايزوتوپ اكسيژن) فقط نيروهاي فعال درون جو را نمايش ميدهد و هيچ اشاره اي به نيروهاي مداري در آن نشده است. متغيرهاي اقليمي به كار گرفته شده شامل يك انتقال عمده بين يخ هاي عرض هاي پايين و حالت تغييرپذيري يخ هاي عرض هاي پايين از تقريبا 900000 سال پيش تا يخ هاي پايين و حالت تغييرپذيري يخ هاي عرض هاي بالا با دوره تقريبا 100000 سال از 900000 سال پيش تاكنون مي‌باشد. پديده‌هاي عمده به نمايش گذاشته شده بوسيله آثار يخ ناشي شده از داده‌هاي ايزوتوپ اكسيژن و آثار دي اكسيد كربن ناشي از هسته‌هاي يخ و‌ستك شامل يك يخچال زاديي سريع در دوره اي كه مقدار دي اكسيد كربن زياد و يك موج بزرگ سريع در آب هاي عميق اطلس شمالي رخ ميدهد، مي تواند بعنوان يك راه حل نوساني آزاد مدل در نظر گرفته شود، (Saltzman and Maasch 1988) ، تغيير پذيري باقيمانده از نيروهاي خارجي (مداري) ناشي مي شود. (Saltzman and maasch 1990). اگر اجزاء طبيعي مدل درست باشد، مي‌توان نتيجه گرفت عصرهاي غالب يخ در 2 ميليون سال گذشته از يك تعادل حساس ميان آب و يخ ايجاد شده است. (saltzman and sutera 1987). يك جنبه بحراني تعادل اين است كه اقيانوس‌ها عميق اند و با ظرفيت بالاي شيميايي و گرمايي، بعضي كنترل‌ها روي مقدار دي‌اكسيد كربن جو اعمال مي كنند. بازخوردهاي پيچيده مثبت دي اكسيد كربن كه ناشي از تغييرات يخ توده اي است سبب پايداري اساسي در سيستم مي شود. چرخه هاي اقليمي يكصد هزار سال در خلال عصر پليستوسن شايد ناشي از كاهش دي اكسيد كربن جو، هوا زده‌گي سريع كوهستان هاي بالا آمده يا سطوح كم ارتفاع، خيلي براي «سيستم اقليمي آهسته» كه شامل توده هاي يخ يخچالي و وضعيت عمق اقيانوس ها باشد، پايدار نباشد (Saltzman and maasch 1990) در مجموع تغييرات ناگهاني همراه با تغييرات سنگ بستر ممكن است نوسانات حول 40000 سال كه ارتباطي با انحراف چرخه نيرو ندارد را سبب شود. (Saltzman and verbitsky 1993. See also Birchfield and ghil 1993).

يخبندان ناگهاني: ميزان تغيير اقليمي
چطور اقليم به طور ناگهاني تغيير مي كند؟ اين سوال ناشي از اهميت هاي تازه براي تهديدهاي گرمايش جهاني مي باشد. اقليم هاي گذشته جواب هاي زيادي به اين سوال داده است. توافق مشترك دانشمندان اين است كه تغييرات فعلي ممكن است زنگ خطري براي تغييرات در يك يا دو دهه آينده باشد. شواهد تغييرات اقليمي سريع عمدتا در عصر پليستوسن و هولوسن رخ داده است، اگر چه تغييرات زمين شناسي سريع در سنگ هاي خيلي قديميتر ثبت شده است.
فازهاي پليستوسن
شواهد خشكي و دريايي هر دو گسترش دوره هاي طولاني يخچالي و سرد شدن اقليم و خاتمه غير منتظره آن بوسيله دوران ميان يخچالي (گرم شدن اقليم) در سراسر دوره پليستوسن را نشان ميدهد. پايانه يخي يانگر دراياس كه پايان يك مرحله يخچالي را نشان مي دهد، مثال جالبي از چنين تغيير اقليمي ناگهاني است. تغييرات اقليمي غيرمنتظره ديگري در دوره پليستوسن ثبت شده است. اينها شامل تغييرات اقليمي سردخانه‌اي – گرم خانه‌اي كه به عنوان چرخه هاي دانس گارد – اسچگر شناخته شده است كه در خلال دوره هاي يخچالي گذشته رخ داده است و تغييرات اقليمي تندي كه در خلال دوره‌هاي ميان يخچالي پيچيده ناگهاني سبب تخريب اقليمي زندگي‌هاي كوتاه مدت شده است مي باشند. نيروهاي مداري شبيه اين تغييرات اقليمي سريع نيستند. يك عامل مشابه ديگر ناپايداري داخلي نظام جو – اقيانوس مي باشد.

نيروي مداري از آخرين دوره يخچالي گذشته
قبل از ملاحظه تغييرات اقليمي سريع پليستوسن نگاه به تغييرات نسبتا تدريجي در مدار و جهت زمين مي تواند مفيد باشد. موقعيت مدار و جهت زمين در 18000 سال پيش در زمان آخرين دوره يخچالي شبيه به موقعيت امروز آن مي باشد. از 18000 سال پيش تا 9000 سال پيش تاريخ حضيض خورشيد از ژانويه به جولاي تغيير نموده و انحراف محور آن افزايش يافته است. از 9000 سال پيش تاكنون انحراف محور زمين كاهش يافته و تاريخ حضيض خورشيد به نيمه دوم سال جابجا شده است بطوريكه اكنون تاريخ حضيض دوباره در خلال زمستان نيمكره شمالي رخ ميدهد. (kutzbach and webb 1993) اين تغييرات چرخه فصلي دريافت تابش خورشيدي را متناوب كرده است

از 12000 – 6000 سال پيش تابش تابستاني به طور قابل ملاحظه اي بيشتر از تابش تابستاني امروزي نيمكره شمالي شده است. نقطه اوج آن در 9000 سال پيش بوده است، تابش تابستاني نيمكره شمالي تقريبا 30 وات بر متر مربع (8 درصد) بيشتر از امروز بوده و تابش زمستان تقريبا همان مقدار كمتر بوده است (شكل 9 – 4). در همان زمان در نيمكره جنوبي تغييرات فصلي تابش خورشيدي كمتر از امروز نشان داده شده است. افزايش تغييرپذيري فصلي تابش خورشيد در نيمكره شمالي در 9000 سال پيش ناشي از تفاوت ظرفيت گرمايي آب و خشكي بوده است. امريكاي شمالي، افريقاي شمالي و اوراسيا نسبتا ظرفيت گرمايي كمتري نسبت به اقيانوس هاي آرام و اطلس شمالي داشته اند. اين تفاوت‌ها سبب واكنش دمايي بيشتر سطح زمين نسبت به دريافت تابش فعلي خورشيد مي شود. خشكي هاي شمالي شايد تقريبا °C5 گرمتر از امروز در تابستان‌ها بوده‌اند در حاليكه اقيانوس‌ها تقريبا °C1 گرمتر بوده اند. در مجموع افزايش گرمايي فصلي اقيانوس يك ماه بعد از افزايش گرمايي خشكي‌ها تأخير خواهد داشت. زمستان‌هاي شمالي بطور مشابه سردتر از اكنون بوده است.
اثر اختلاف دماي اقيانوس – خشكي نيمكره شمالي افزايش درجه حرارت روي خشكي‌ها در تابستان و تقويت چرخش همرفتي هوا از روي خشكي به طرف اقيانوس در سطوح فوقاني و از اقيانوس به خشكي در سطوح پايين بوده است. جريان شديدتر هوا سبب افزايش موسمي هاي تابستاني شده است. شرايط در طول سواحل و براي مسافت زيادي از داخل خشكي افزايش رطوبت بوده است.
دور از سواحل در قسمت هاي كه افزايش رطوبت نمي تواند به آن برسد، شرايط به علت افزايش تبخير در دماهاي بالا خشكتر است. بطور مشابه وزش چرخش هاي موسمي از خشكي به اقيانوس در سطوح پايين در زمستان نيمكره شمالي تشديد شده است. بهرحال رطوبت خالص سالانه (بارش منهاي تبخير) بزرگتر بوده است. اين افزايش به دليل افزايش رطوبت تابستاني مهمتر از كاهش رطوبت زمستاني بوده است.
اين تغييرات مداري با چرخش هاي موسمي به وسيله وسعت خشكي ها تعديل يافته است واكنش دماي حداكثر رخ داده در قاره هاي بزرگ تاثيرات معتدل كننده جريان هاي هوا از اقيانوس هاي سردتر را در خشكي هاي داخلي از بين مي برد. براي اين دليل چرخش هاي موسمي 9000 سال پيش مسئول تغيير دريافت تابش خورشيد در افريقا و اروپاي شمالي نسبت به امريكاي شمالي مي باشد.
بعضي عامل هاي پيچيده در امريكاي شمالي اثر تكه‌هاي يخ باقيمانده است كه ناشي از يخرفت هاي 9000 سال پيش مي باشند





دراياس جوانتر
دراياس جوانتر تازه ترين دوره هزاره طولاني سرد بوده است. اين دوره در 11000 الي 12000 سال پيش رخ داده است. اين شرايط در شمال غربي اروپا (جايي كه گياه دراياس تندرا گسترش يافته است) و شرق امريكاي شمالي تشخيص داده شده است. بعضي شواهد كه حاكي از سرد شدن جهاني است عبارتند از: سرمايش بعد از عصر يخبندان در قطب جنوب كه متوقف شده بود مجددا آغاز شده بوده است، يخچال هاي كوههاي نيوزيلند به طور قابل ملاحظه اي پيشرفت كرده بوده است، اجتماع پلانكتون‌ها در درياي جنوب چين تغيير كرده و مقدار گاز متان جو 30% كاهش يافته است. اين حوادث سريعا پايان رفته است. داده هاي هسته يخ در گريلند نشان ميدهد كه اين حوادث خيلي سريع اتفاق افتاده است، در حقيقت ميزان ايزوتوپ اكسيژن نشان ميدهد كه خاتمه آن 70 سال به طول انجاميده است. ذرات گرد و غبار و زيادي ديوتريوم (شاخصي براي باد و شرايط سطح دريا) نشان ميدهد كه خاتمه عصر سرد شدن كمتر از 20 سال طول كشيد و ميزان تجمع برف نشان ميدهد كه اين دقيقاً چند سال اتفاق افتاده است.


در خلال آخرين عصر يخ بندان ميزان ايزوتوپ اكسيژن 25 مرتبه كم و زياد شده است. (Grootes et al 1993). هر تغيير كم يا زياد شدن ميزان ايزوتوپ اكسيژن از چند صد سال تا چندين هزار سال به طول مي‌انجامد، تغييرات پيچيده ميزان ايزوتوپ اكسيژن هر 6 – 4 هزار سال رخ مي‌دهد كه اين تغييرات دلالت بر تغيير 8 – 7 درجه سانتي‌گرادي دما دارد. مقادير بزرگتر مانند دوره سرد خانه‌اي زمانيكه شرايط كامل يخچالي غالب است رخ مي‌دهد. اينها نشان مي‌دهد كه دما 13 – 10 درجه سانتي‌گراد از دوره هولوسن كمتر بوده است. مقادير كمتر گواهي بر شرايط گرمتر دوره گرم خانه‌اي مي‌باشد. اين دوره 2000 – 500 سال به طول انجاميده است. شروع از سردخانه‌اي به گرم خانه‌اي اقليمي سريع قابل تشخيص است. شايد اين تغيير در چند دهه رخ داده باشد (Johnsen et al 1992). برگشت به شرايط سردخانه اي كمتر ناگهاني است و عموماً شامل سرد شدن تدريجي بعد از لغزش سريع در شرايط سردخانه اي مي باشد. (Grootes et al 1993). تناوب تكرار شرايط سردخانه اي و گرم خانه اي كه يك الگوي دندانه – دندانه روي نمودار نمايش ميدهد (گرم شدن سريع و سرد شدن تدريجي) به چرخه دانس گارد - اسچگر معروف است.

تغييرات ناگهاني به شرايط گرمتر در خلال آخرين عصر يخچالي ممكن است در ارتباط با دوره هاي حداكثر گسترش كوههاي يخي در اطلس شمالي باشد. (Bond et al 1993).

در خلال آخرين عصر يخ بندان چندين حادثه ضمني از جمله ايجاد كوه يخ، باقيمانده الوارهاي شناور بر آب و ته نشت هاي رسوبي حوادث هين ريچ در رسوبات اطلس شمالي ثبت شده است. (Heinrich 1988: Dowdeswell et al). ظهور اين حوادث تخليه سريع كوههاي يخي را پيچيده كرده است و سبب ذوب نگه داشتن بقاياي رسوبي درون آنها شده است. شايد نمونه آن جويبارهاي يخي قرار گرفته در تنگه هودسون كه از صفحه هاي يخي لورنتيد مركزي سرچشمه مي گيرند باشد. مطالعات جزيي تر از دو حادثه گذشته بر اساس تحليل هاي از بيشتر از 50 هسته يخي اطلس شمالي صورت گرفته كه نشان مي دهد كه بيشترين شباهت مدت حوادث هين ريچ 1250 – 250 سال مي باشد. (Dowdeswell et al 1995).

عصر ايميان بين يخچالي

هسته يخي گريلند، طرح هسته يخ گريلند (GRIP) و طرح 2 صفحه هاي يخي گريلند (GISP2) حقايقي اقليمي از نحوه آغاز يخ ها آشكار نمود. مهمترين دستاورد اين پژوهش ها اين بود كه در هر 5000 – 70 سال گذشته به دفعات سرماي ناگهاني به گرماي ناگهاني تغيير نموده است.
اين تغييرات اقليمي بوسيله ثبت ايزوتوپ هاي پايدار (اكسيژن)، ذرات گرد و غبار جوي (مقدار كلسيم)، مقدار متان و هدايت الكتريكي نشان داده شده است. انتقال از حالت سرد به گرم نزديك به يك دهه به طول مي انجامد و شامل كاهش يا افزايش بيشتر از 10 درجه سانتي گراد دما مي باشد.
ايزوتوپ‌هاي دريايي مرحله (MIS-5e)5e در رأس هسته (GRIP) شامل يك مجموعه ديدني از نوسانات اقليمي است. (شكل c-d 12 – 4) جزييات اين نوسان، سرعت زياد با تغييرات اقليمي بزرگي كه اتفاق افتاده است را نشان ميدهد. حادثه اول نزديك 115000 هزار سال پيش رخ داده، در اوج عصر ايميان ميان يخچالي، مقدار ايزوتوپ اكسيژن در دوره ميان يخچالي افزايش مي يابد، اسيديته فوراً قطع مي شود و مقدار ذرات گرد و غبار جوي آزاد مي شود. اين حوادث نشان ميدهد اين دوره 70 سال به طور انجاميده است (هر سال mm 5/2 به ضخامت يخ اضافه شده است). حادثه دوم از زماني يكي از سري هاي بزرگ و تقويت كننده نوسانات است كه تا 8000 سال از عصر ايميان دوره ميان يخچالي را مشخص مي كند و پايان نابودي يخچال هاي قبلي را نشان مي دهد. مقادير ايزوتوپ هاي پايدار به طرف سطوح يانگر دراياس افزايش يافته و براي 750 سال ثابت نگه داشته شده است. داده هاي ايزوتوپ اكسيژن نشان ميدهد دما 14 – 10 درجه سانتيگراد كاهش يافته است.

تغييرات قبل از كواترنر
تغييرات در اقليم كره زمين در 750 ميليون سال گذشته به طور قابل ملاحظه اي در دوره هاي تقريبا 150 ميليون سال (چرخه گرم و سرد) و 300 ميليون سال (چرخه هاي گرم خانه اي – سردخانه اي) نوسان داشته است
ميانگين دماهاي جهاني دوره هاي نسبتاً پايداري كه بوسيله تغييرات كوچك و تدريجي مشخص شده است را نشان مي دهد و نوسانات گهگاهي تغييرات سريع را نشان مي دهد. طريقه شروع تغييرت گرم و سرد در عصر phanerozoic در بخش آينده شرح داده خواهد شد ولي نكته جالب در اينجا تشابه ميان نرخ شروع گرم و سرد شدن و شروع دوره هاي يخچالي و بين يخچالي مي باشد. همانطوريكه پايانه هاي بين يخچالي، و پايانه هاي دوره گرم تدريجي و از نظر جغرافيايي متغير است و همانطوريكه شروع شرايط بين يخچالي و شروع دوره هاي گرم ناگهاني و بعضي وقت ها آشفته است، فهميدن علت پايان بعضي از دوره هاي سرد هم مشكل است، (Frakes et al 1992).
شاخص‌هاي اقليم ديرينه به طور قابل ملاحظه‌اي جزئيات تغيير در اقليم گذشته زمين را حداقل در قسمت‌هاي از ستون چينه‌شناسي و زمان‌هاي كه تغييرات ناگهاني نسبتا معلوم است را فراهم مي‌كند. براي مثال در دوره پرمين پسين زغال سنگ به طور ناگهاني دربرداشت‌هاي چينه‌شناسي كم مي ‌شود و تا دوره ترياس ميانه اين وضعيت باقي مي‌ ماند (Faure et al 1995: Retallack et al 1996). اين كاهش بزرگ توليد زغال در ارتباط با كاهش كربن 13 جو و اقيانوس مي‌باشد. تغييرات نابهنجاري ممكن است ناشي از تغيير شكل و بالاآمدگي زمين هاي جلو آمده فاقد زغال حوضه هاي اطراف حاشيه‌هاي ابرقاره پانگه آ كه تحت فشار بوده اند باشد، (به جزء سواحل جنوبي درياي تتيس). زمانيكه زغال سنگ در درون هوا منفجر مي شود، نهشت هاي تكه هاي بزرگ درون هوا اكسيد مي شود، بطوريكه يك توده دي اكسيد كربن به درون هوا سيلان مي كند و نيروي مورد نياز براي افزايش دماي كره زمين را تامين مي كند.





منبع:www.aftab.ir