W najnowszej pracy paleoklimatologów biomarkery w paleowskaźnikach, jak rdzenie osadów morskich, wskazują, że w okresie młodszego dryasu w Subarktyce rozległa pokrywa lodowa, znaczne ochłodzenie oraz osłabienie południkowej atlantyckiej cyrkulacji wymiennej wystąpiły w dwóch oddzielnych zdarzeniach tego stadiału.
Jeśli chodzi o nasze współczesne czasy, wielu naukowców stwierdza, że jest prawdopodobny scenariusz osłabienia południkowej atlantyckiej cyrkulacji wymiennej (AMOC – Atlantic Meridional Overturning Circulation) jak w okresie 12,9-11,7 tys. lat temu. Coraz liczniejsze rdzenie mierzone za pomocą skutecznych biomarkerów glonów, takich jak otwornice (Bacilllariophyta sp.) czy bruzdnice (Dinoflagellata) itp. coraz dokładniej opowiadają nam o przeszłości geologicznej. W tym przypadku od początku plejstocenu do co najmniej początku rewolucji przemysłowej ponad 200 lat temu.
Wiele badań już dawno wykazało, że okres młodszego dryasu (YD – Younger Dryas) miał związek z osłabieniem AMOC. Wówczas też zaciął się mechanizm formowania się głębokich wód północnoatlantyckich, a zmniejszenie zasolenia w północnym Atlantyku sprawiło mniejsze ich zatapianie w obrębie globalnej cyrkulacji termohalinowej, której częścią na północnym Atlantyku jest wspomniana AMOC.
Rys. Zmiany temperatury i opadów w różnych częściach globu w okresie młodszego dryasu. Nastąpiło wówczas znaczne ochłodzenie na półkuli północnej, ale na półkuli południowej nastąpiło również ocieplenie. W wielu obszarach na świecie opady znacznie spadły (brązowy kolor) lub wzrosły (zielony kolor). Ogólni rzecz biorąc, wskazało to na duże zmiany w cyrkulacji termohalinowej jako przyczynę. Żródło: J. W. Partin et al./CC BY 4.0
Dwufazowy proces ochłodzenia w młodszym dryasie… i jeden krótkotrwały ocieplenia
Najnowsze badanie zespołu naukowego pod kierownictwem Defanga You z Instytutu im. Alfreda Wegenera, mieszczącego się w Centrum Badań Polarnych i Morskich im. Helmholtza w Bremerhaven (Niemcy) wykazało coś istotnego. W trakcie trwania całego stadiału młodszego dryasu nie tylko było dominujące ochłodzenie z dużą pokrywą lodową, ale też – jak się okazało – krótkotrwałe ocieplenie z małą pokrywą lodową.
Naukowcy po wnikliwym zbadaniu dwóch rdzeni osadów morskich – za pomocą biomarkerów – zauważyli, że w okresie młodszego dryasu między 12,9-11,7 tys. lat temu wystąpił nie ciągły, ale dwufazowy proces ochłodzenia: na początku i na końcu tego stadiału. A mniej więcej w jego środku wystąpił krótkotrwały proces ocieplenia. Był on spowodowany wzmożonym napływem wód z ciepłego Prądu Irmingera, będącego odgałęzieniem Prądu Północnoatlantyckiego, który z kolei jest przedłużeniem dobrze poznanego Prądu Zatokowego (Golfsztromu).
To zdarzenie w środkowym młodszym dryasie zdaniem naukowców z Niemiec przyczyniło się do powstania tzw. zdarzenia Heinricha w fazie 0 (HS0), które prawdopodobnie zainicjowało wysładzanie Morza Labradorskiego, a następnie północnego Atlantyku, co też ponownie mogło doprowadzić do ponownego w tym stadiale zwiększenia pokrywy lodu morskiego, ochłodzenia subarktycznej atmosfery oraz osłabienia AMOC.
Wiele badań naukowych mówi, że pojawienie się młodszego dryasu opóźniło nadejście naszego holocenu
Stadiał w terminologii glacjologicznej oznacza chłodniejszy okres grenlandzki (GS-1) w glacjale, podczas którego pokrywa lodowa, w tym lód morski, zwiększa swój zasięg.
Wiele badań na podstawie paleowskaźników oraz symulacji komputerowych wskazało, że nagłe ochłodzenie od 12,9 do 11,7 tys. lat temu w okresie młodszego dryasu w Arktyce było spowodowane katastrofalną powodzią, gdy ogromne ilości słodkiej wody z Jeziora Agassiz z nieznanej dotąd dokładnie przyczyny wlały się do rzeki Mackenzie na obszarze dzisiejszej północnej Kanady. Następnie przez jej ujście trafiły do Oceanu Arktycznego. A potem przez Cieśninę Frama koło wschodnich wybrzeży Grenlandii do północnego Atlantyku. Ten napływ powodziowy gigantycznych ilości słodkich wód jeziorno-rzecznych doprowadził do znaczącego ochłodzenia zarówno Oceanu Arktycznego, jak i północnego Atlantyku. A to z kolei spowodowało zaburzenia w formowaniu się głębokich wód w północnym Atlantyku, a więc spowodowało silne osłabienie południkowej atlantyckiej cyrkulacji wymiennej (AMOC).
Napływ ten spowodował również wysłodzenia ogromnego obszaru tzw. Mórz Nordyckich, które znajdując się na północ od Islandii i na południe od Svalbardu. To właśnie to zdarzenie katastroficzne zapoczątkowało nadejście wspomnianego bardzo chłodnego stadiału młodszego dryasu. Wyhamowało ono rozpoczęcie się holocenu – epoki geologicznej, z którą jako ludzkość utożsamiamy się najlepiej.
Podczas stadiału Młodszego Dryasu w ciągu tylko kilku dekad temperatury na półkuli północnej spadły:
– w Ameryce Północnej o ok. 3 °C
– w Europie o 2–6 °C
– w Grenlandii aż do 10 °C
W tym samym czasie półkula południowa z kolei mocno nagrzała się.
Rys. Rdzenie lodowe Grenlandii od ostatniego maksimum zlodowacenia (LGM – Last Glacial Maximum) wykazują bardzo niskie temperatury w większości młodszego dryasu, które następnie gwałtownie rosną w trakcie przejścia holocenu. Źródło: Daniel E. Platt et al./CC BY-SA 4.0
PD IP25 – wartość geochemiczna, która mówi o redukcji bądź przyroście pokrywy lodowej w nie tak odległej przeszłości geologicznej
Wartości wskaźnikowe pokrywy lodowej z bliższej czy dalszej przeszłości geologicznej (generalnie mniej więcej od początku plejstocenu do początku rewolucji przemysłowej w holocenie) oznacza się symbolem PD IP25 . gdzie:
– PD to dane paleoklimatyczne
– IP25 to lipidowy wskaźnik klimatyczny lodu z 25 atomami węgla (Ice Proxy with 25 carbon atoms) – jest to biomarker geochemiczny produktywności glonów w lodzie morskim w rdzeniach osadów morskich – potrzebny w badaniach do rekonstrukcji arktycznego lodu morskiego z przeszłości geologicznej (od dziesięcioleci wstecz do wczesnego plejstocenu), który jest szeroko powszechny w skamieniałych organizmach okrzemek (Bacillariophyta).
Rys. Struktura IP 25 i częściowe chromatogramy GC–MS (selektywne monitorowanie jonów; m/z 350,3) ekstraktów lipidowych uzyskanych z różnych okrzemek wyizolowanych z mieszanych zespołów, wraz z autentyczną próbką IP 25. Źródło: T. A. Brown et al./CC BY 4.0
Rdzeń SL170 (MSM09/02-0455)
Zdarzenia Heinricha (HS1) są to naturalne zjawiska, w ramach których grupy gór lodowych oderwały się od Lądolodu Laurentyńskiego i przemieściły się przez Cieśninę Hudsona do wód Północnego Atlantyku.
Zlodzenie we wschodniej części Zatoki Baffina mogło wyhamować zarówno produkcję glonów lodu morskiego, jak i wzrost fitoplanktonu w wodach otwartych.
Przez większość trwania tych zdarzeń glacjologicznych wartości PD IP25 nie są możliwe do ustalenia, ponieważ w wielu przypadkach jest brak albo jest minimum stężeń wspomnianego biomarkera IP25 oraz dinosterolu.
Dinosterol jest to w formie „molekularnej skamieniałości” węglowodorowy związek chemiczny zwany alkanem steroidowy, który jest wytwarzany przez kilka rodzajów planktonowych bruzdnic (Dinoflagellata) i rzadko spotyka się go u innych klas protistów.
W trakcie okresu Bøllingu redukcja lodu w tym regionie również wskazała spadek PD IP25 do około 0,2. Z kolei podczas przejściowego okresu Bølling/Allerød do początku wczesnego holocenu, jest zaznaczona ewolucja lodu od wartości PD IP25 bliskiej 0,2, gdy był sezonowy lód do wartości PD IP25 bliskiej 0,8, gdy był rozległy zasięg lodu. Natomiast w okresie Allerødu następuje ponownie spadek zasięgu lodu aż do wczesnego holocenu, gdy formował się lód tylko w sezonie.
Wyniki współczesnych badań osadów morskich są potwierdzone też wynikami badań lądowych we wschodniej części Zatoki Baffina, gdzie rekonstrukcje PD IP25 wskazują w tym samym obszarze wartości 0,8, które zaznaczyły się w okresie od Bøllingu do Allerødu.
Redukcje lodu morskiego obserwuje się dla okresów: 15,8, 15,2 i 14,8 tys. lat temu. Mają one związek z szybkim spadkiem wartości PD IP25 ( w zakresie od ok. 0,4 do 0,8), po którym następuje stosunkowo szybki powrót do poziomów sprzed zdarzenia. Wystąpiły one przed zdarzeniem HS1, gdy miała miejsce potencjalnie stała pokrywy lodu morskiego.
Podobnie kolejna istotna redukcja lodu zaznaczona była w połowie okresu młodszego dryasu około 12,5 tys. lat temu, również ze znacznym spadkiem PD IP25. Od późnego YD do początku wczesnego holocenu nastąpił stały wzrost PD IP25. A końcowy spadek był wyraźnie podkreślony ok. 11,6 tys. lat temu.
Badacze zauważyli, że takie szybkie redukcje i przyrosty koncentracji lodu miały związek z wymuszeniami zewnętrznymi, na przykład orbitalnymi.
Rdzeń MSM12/2-05-01
W stosunku do zdarzenia HS1 w okresie Bøllingu we wschodniej części Morza Labradorskiego wartości PD IP25 wykazały w tym przypadku niewielką zmienność, która wyniosła 0,5. Czyli pokrywa lodowa w tamtym obszarze miała na ogół charakter sezonowy, generalnie stale marginalny. Z kolei w okresie Allerødu nie dało się wyznaczyć tych wartości ze względu na ekstremalnie niskie stężenia IP25 oraz dinosterolu.
Tu jednak należy zwrócić uwagę, że to wcale nie oznacza tego, iż w tamtym regionie trwała stała pokrywa lodu. Twierdzenie te obalają pomiary temperatury powierzchni morza zrekonstruowane z danych alkenonowych, których wyniki są znacznie powyżej 0°C w tym przedziale czasowym.
Tu należy się wyjaśnienie.
Alkenony są to długołańcuchowe nienasycone metylowe i etylowe n- ketony. Są one wytwarzane przez kilka gatunków fitoplanktonu z klasy Prymnesiophyceae. Zawierają one od 35 do 41 atomów węgla i od dwóch do czterech wiązań podwójnych.
– Bardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem może być to, że warunki oligotroficzne, prawdopodobnie spowodowane znacznym dopływem wody roztopowej w okresie Allerød, tłumiły pierwotną produktywność – piszą naukowcy. Chodzi oczywiście o produktywność glonów, oznaczaną za pomocą wspomnianych biomarkerów IP25.
Podczas okresu młodszego dryasu (YD – Younger Dryas) w omawianym regionie wschodniej części Morza Labradorskiego wartości PD IP25 miały następujący rozrzut. Gdy wystąpiła tam sezonowa pokrywa lodu, wartość ta była bliska 0,3. A gdy zasięg lodu był bardziej rozległy, to wartość ta dochodziła do 0,8.
Co ciekawe na początku wczesnego holocenu nie zidentyfikowano lodu morskiego, ale w okresie między 11 a 10 tys. lat temu miały miejsce tylko dwa krótkie epizody wzrostu pokrywy lodowej. Ogólnie rekonstrukcja klimatu od środkowego holocenu do czasów współczesnych nie wykazała tam żadnego formowania się lodu.
Kluczową cechą tego rdzenia w badanym obszarze były nagle przyrosty wartości PD IP25 w zakresie od ok. 0,5 do 0,8. W opisanym czasie z podanymi okresami miało miejsce kilka nagłych, ale też odrębnych, zdarzeń, gdzie zaznaczył się znaczny, krótkotrwały przyrost pokrywy lodowej. Po tych zdarzeniach szybko następowały warunki subarktyczne z lodem sezonowym bądź też nie było tam w ogóle lodu.
– W trakcie YD rejestrowane są dwie fazy podwyższonej pokrywy lodu morskiego: wczesna faza YD (około 12,6–12,3 tys. lat temu) i późna faza YD (około 12,1–11,7 tys. lat temu), rozdzielone krótkim okresem redukcji pokrywy lodu morskiego około 12,2 tys. lat temu, odpowiadającym środkowemu YD – podkreślili naukowcy.
Rys. Stanowiska rdzeniowe i dopływ ciepłej wody na badanym obszarze. Żółte gwiazdki oznaczają miejsca rdzeni badane w tym badaniu, a czarne kropki wskazują inne miejsca rdzeni referencyjnych. Czerwone strzałki pokazują ciepłe prądy powierzchniowe w badanym obszarze: Prąd Północnoatlantycki (NAC), Prąd Irmingera (IC) i Prąd Zachodniogrenlandzki (WGC). Szare linie przerywane pokazują zasięg pokrywy lodowej podczas ostatniego maksimum zlodowacenia (LGM – Last Glacial Maximum). Dane batymetryczne i topograficzne oceanów pochodzą z globalnej siatki batymetrycznej GEBCO. Subpolarny Atlantyk Północny, o którym mowa w tym badaniu, obejmuje region między ~45°N a 65°N; Morze Labradorskie jest uważane za podregion w tym obszarze. Źródło: Defang You et al./CC BY 4.0
Na początku holocenu też był duży wzrost pokrywy lodowej: wskazują biomarkery
W cieplejszym holocenie, okresie geologicznym w którym ukształtowała się nasza cywilizacja, póki co na razie nie było większych niepokojących niespodzianek z załamywaniem się AMOC, które mogłoby prowadzić do poważnych zaburzeń klimatycznych w świecie przyrody.
Na samym początku holocenu, naszej niedługo trwającej epoki geologicznej, zaznaczają się dwa okresy, gdy miał miejsce gwałtowny wzrost pokrywy lodu morskiego. Dzięki wyżej wymienionym biomarkerom naukowcy obliczyli, że dokładnie nastąpił on od około 11 do 10,6 tys. lat temu i od 10,4 do 10,0 tys. lat temu.
Referencje:
Defang You et al. , 2026 , Surface freshening in the subpolar North Atlantic sustaining the weakened AMOC during the late Younger Dryas , Science Advances , Vol 12, Issue 1 ; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv6220
Defang You et al. , 2023 , Last deglacial abrupt climate changes caused by meltwater pulses in the Labrador Sea , Communications Earth & Environment , 4-81 ; https://www.nature.com/articles/s43247-023-00743-3
C. Y. Fu et al. , 2025 , Bayesian Calibration for the Arctic Sea Ice Biomarker IP25 , Paleoceanography and Paleoecology , Volume40, Issue3 ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024PA005048