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地球の低温圏に影響を与える軌道上の要因
(南極コアの分析の例について)

ОРБИТАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
КРИОСФЕРУ  ЗЕМЛИ (НА ПРИМЕРЕ АНАЛИЗА
АНТАРКТИЧЕСКИХ КЕРНОВ)


日本語訳:青山貞一 東京都市大学名誉教授
投稿日:2020年12月20日
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抄録

ドームC基地を中心とした南極氷床コア記録の解析を行った。南極氷床コアの古気候記録が地球規模の気候変動を反映していることを示す。 更新世であり、したがって、日射の軌道変動によって引き起こされる可能性があります。 グローバルキャラクター。の新しい概念を簡単に比較してみます(利点を示します)。 M.ミランコヴィッチの理論と彼の追随者の理論版との古気候軌道理論。δD記録と軌道気候図を比較すると、その本質的な類似性が明らかになり、特に偏心の変化が直接影響している可能性があることが示されました。 過去80万年の気候変動に伴う日射量の変化。世界的な変動があると結論づけられています。 氷河-間氷期サイクルの周期的な温度変化で表現される気候 振幅の10С以上は、地球の寒冷圏の変化に全体として反映されるべきです。 全体として。このような低温圏の変化は、更新世の41,000年周期と100,000年周期を中心に、軌道の周期性も示しているはずです。

キーワード:軌道理論、南極氷床コアの古気候記録、偏心度

ボルシャコフ、フェディン・ロモノソフ、モスクワ国立大学地理学科、119991、モスクワ、レニンスキー・ゴリー、1、ロシア; vabolshakov@mail.ru

南極コア記録の分析が行われており、まず第一にドームC局からの記録がある。南極氷床コアの古気候記録が更新世の全球的な気候変動を表していることを実証した。新軌道理論とミランコヴィッチの理論や彼の信奉者たちの理論との簡単な比較を行いました。δD記録と軌道気候図を比較すると、その本質的な類似性が明らかになり、特に過去80万年の間の気候変動に日射の偏心変動が直接影響を与えている可能性を示している。

氷河-間氷期サイクルの地球規模の気候変動(特に南極の気温の振幅が10℃以上の周期的な変化)は、地球全体の氷圏の変化に反映されるべきであるという結論に達しました。また、これらの氷圏の変化は、軌道の周期性を実証する必要があり、更新世の主なものは41年と10万年の周期性である。序論 洪積時代の氷河の研究は、ほぼ2世紀に及ぶ長い歴史を持っています。これまでに、氷河-間氷期サイクルに伴う自然環境の変化を示す膨大な古気候データが得られています。これらのデータは、様々な起源の深部および大陸性堆積物の研究から得られたものである。これらは、地球上の氷の量や温度の変化を反映しています。

ドームC基地を中心とした南極コアの記録を解析しました。南極氷床コアの古気候記録は、更新世の全球的な気候変化を反映しており、したがって、全球的な特徴を持つ日射量の軌道変動によって引き起こされる可能性があることを示している。軌道古気候理論の新しい概念を、M. Milankovitchの理論や彼の後続の理論版と簡単に比較する(そしてその利点を示す)。

δD記録と軌道気候図を比較すると、その本質的な類似性が明らかになり、特に日射量の偏心変動が過去80万年の気候変動に直接影響を与えている可能性が示された。氷河-間氷期サイクルにおける全球的な気候変動は、南極における10度以上の振幅を持つ周期的な気温変動で表現され、地球全体の冷熱圏の変化に反映されているはずであると結論づけられた。このような低温圏の変化は、更新世の41,000年周期と100,000年周期を中心に、軌道の周期性も示しているはずです。
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本論文は、著者が提起した問題の関連性に導かれて、ジャーナル「Earth Cryosphere」編集委員会がディスカッションペーパーとして発表することを決定した。編集委員会は、軌道要因が気候や地球のクライオスフィアに与える影響について、ジャーナルのページに掲載されている議論への参加を呼びかけています。


温度、湿度、大気組成、循環 にもかかわらず、このような顕著な地球規模の気候変動の原因を正確に記述した理論はまだ生まれていない。数十種類もの理論的なバージョンが提案されているが、多くの場合は相互に排他的である[Schwarzbach, 1955]。19世紀中頃から発展し始めた軌道(または天文学的)古気候論が最も発展し、認知されてきた。Adhémar, 1842; Croll, 1875; Bol'shakov et al.] 研究対象となる現象の正しい理論の構築は、蓄積された経験データの一貫した説明だけではないことは明らかである。

このような理論は、自然環境への人為的な影響を考慮して、システムパラメータの変化下でのこの現象の発生を予測する必要があり、現在では特に重要となっている。また、経験的なデータを正しく説明する理論は、その作成時に採用されたこれらのデータの解釈を自然に確認しています。このような状況は、更新世の氷河循環説の展開にも関係している。

実は、更新世では周期的に周期を繰り返す地球規模の氷河が存在するという見方が優勢とされていますが、それを否定する研究者が多いのが実情です。したがって、更新世の氷河サイクルの正しい理論を開発することは、氷河ブランケット氷河の概念を支持するもう一つの強力な論拠となるでしょう。1976年、インド洋で採取された底柱を研究したJ. Hays, J. Imbri, N. Shackleton [Hays et al., 1976]は、過去50万年の気候変動の少なくとも80%は、約100年、41年、23年、19年という特徴的な周期性を持つ軌道変動に関連していることを示した。

このことは、準周期的な軌道パラメータの変化に伴う日射量の変化が地球規模の気候変動の原因であるという軌道古気候仮説を裏付けるものである。しかし、同じデータから、軌道理論の主要版として一般的に受け入れられているM. Milankovitchの理論との大きな矛盾が明らかになった[Milankovitch, 1939]。ミランコビッチ理論を近代化しようとする試みは、いわゆる百年紀の問題と中期更新世移行の問題が主なものとして残っていますが、その解決には至っていません。

その解決策は、更新世の全球的な気候振動のメカニズムに関するアイデアの展開と、最も信頼性が高く、長期的で有益な古気候記録との新しい理論的展開の比較に見られる。南極のアイスコアから得られたデータは、まさにそのような記録に属します。これに関連して、南極氷床コアの古気候記録を、[Bol'shakov, 2001, 2003; Bol'shakov and Kapitsa, 2011; Bol'shakov, 2008]で開発された古気候の軌道理論の新しい概念と比較してみることができる。この新しい概念は、個々の軌道要素の変動の気候的重要性の判定について、従来のものとは全く異なる見解を持っています。

その本質は、各軌道要素の変化によって引き起こされる年間および全球的な日射変動の完全な考察と、これらの日射信号を気候変化に変換する各軌道要素に特有のフィードバックを見つけ出し、考慮に入れることが必須である。例えば、熱交換器や氷河器などの地球の気候状態によって、様々なフィードバックの影響力の強さやその存在すらも変化する可能性があることが指摘されている。本研究の目的は、南極のアイスコアの古気候記録の解析を例に、軌道の変動が更新世の気候変動(地球寒冷圏を含む)に与える影響を、新しい概念の立場から考察することである。

氷床の古気候情報と深海・大陸のアナロジー情報との比較。氷床コアに記録されたδD、δ18O、CO2、CH4、ダスト含量などは、気候の変化を特徴づける間接的な指標(代理指標)である。また、コアに含まれるダストの量は、大気の循環の変化、特にその強度を示します。新たに浮上してきた主な疑問の一つは、南極氷床コアに記録された測定値が地域的な変化なのか、それとも地球規模の気候変動を反映しているのかということである。

明らかに、この疑問は、南極の古気候記録と他の地域の類似した記録を比較することによってのみ答えられる。もちろん、これらの記録は、連続的で、日付が明確で、古気候の変化を、可能であれば解析に便利な数値形式で反映していなければならない。深海堆積物の同位体-酸素(IR)曲線やバイカル湖堆積物の生物起源シリカ(BioSi)含有量の変化の記録は、まさにそのようなものです(図1)。

Karabanov et al. 2001]によると、BioSiの変化はシベリア地域の間氷期と氷河期(サーモクロンとクリオクロン)を反映している。バイカルの記録は合計で12Maをカバーしています。この記録の過去5Maの年表は、主に古地磁気データと古地磁気年代レベルでの沈降速度の恒常性の仮定に基づいている。図1, cは、[Williams et al, 1997]に従ったBioSiの記録で、[Bolshakov, 2003; Bolshakov et al, 2005]で概説されている方法で年代モデルを補正したものです。

深層水堆積物のIR記録との比較のために、現在最も利用されているLR04記録(図1,b) [Lisiecki and Raymo, 2005]を選択した。底生(底生)有孔虫のためのδ18Oの過去5.3Maの記録のために、世界海の57カラムにわたって世界的に平均化されています。図1には、過去80万年分のb δ18Oの記録も示されている。底生有孔虫のδ18Oの変化は、地球規模の氷の体積や温度の変化を反映していることが知られています。

重酸素同位体比の増加は全球氷量の増加と気温の低下(氷河期)を反映し、δ18Oの減少は氷量の減少と気温の上昇(間氷期)を反映している。赤外線曲線上の最大値と最小値には、一定の番号が付けられています。δ18O値が減少したピーク(図1,b)は奇数(間氷期海洋同位体ステージ-ISI)、δ18O値が増加したピーク(図1,b)は偶数(氷河期ISI)とされています。


図1. 古気候記録の比較: a - 南極観測所ドームC [EPICA...., 2004]; b - 全球平均同位体-酸素記録LR04 [Lisiecki and Raymo, 2005] (比較の便宜上、δ18O値に-1を乗じたもの) ; IR曲線上の数字は海洋同位体ステージ数(MIS) ; c - 生物起源シリカのバイカル記録 [Williams et al., 2004]; c - 生物起源シリカのバイカル記録 [Williams et al., 2004] [Williams et al. , 1997].

これらの古気候記録との比較のために、本研究(図1、a)では、南極観測所ドームCの氷床コア内の重水素含有量の変化を考慮している[EPICA..., 2004]。このステーションのアイスコアは、最も長い時間間隔(74万年)をカバーしています。重水素の変動は最も信頼性が高く、温度変化に直接変換するために選ばれた[Jouzel, 2013]。ドームC観測点のδD記録の時間スケールは、a)年間の氷層数、b)同位体酸素深海スケールとの相関、c)氷の広がりモデルに基づいています。

前述の古気候記録を比較すると、その類似性の高さがわかる(図1参照)。氷河-間氷期の主要な(100,000年周期の)気候サイクルはすべてよく区別されています。さらに、これらのサイクルの記録には、間氷期と氷河期の内部構造の類似性にも注目することができます。

δ18O LR04とδD記録の相関係数は0.72であり、δD曲線をδD記録の若返りに3千年シフトすると0.8まで上昇する。後者の状況は、これらの記録に記録されている古気候イベントの絶対年齢の推定に系統的な矛盾があることを示唆しているのかもしれません。しかし、温度のみの記録(氷床コア)と、全球の氷量+温度の記録(深海底堆積物)の客観的な時間的変化を反映している可能性があります。

南極氷床コア、赤外線深層水記録LR04、バイカル湖の堆積物などの古気候記録を比較した結果(図1参照)、ドームC観測点のδD記録は、地球全体で概ね一方向で同期的に発生している地球規模の気候変動を主に表していると結論づけられた。特に、地球の温度の変動を反映している。

氷河期-間氷期サイクルで10℃(コアサンプリング地点で)[Jouzel, 2013]。このように、これらのデータを考慮すると、主に北半球で発生した大規模で周期的なブランケット氷河の発達という概念は論理的に考えられます。全球的な氷の量の増加(減少)は、全球的な温度の減少(増加)と論理的に比較することができ、バイカル湖の堆積物中のBioSi含有量の変化も決定しました。問題をより広く見ると、この10万年の循環性の反映は、過去100万年の自然環境の進化を特徴づける他の指標にも見られます。また、これらの指標の変化は、間氷期を挟んで繰り返される広範囲の氷河の周期性の全体的なパターンと一致している。

まず、これらは世界の海の水位の変化が(振幅が100m以上の)有意なものです。当然のことながら、氷河の融解や間氷期に対応し、蒸発によって海からの水が氷河に供給されていることから、回帰は氷河期に対応していました。これらの顕著な海面変動とIRスケールの氷河・間氷期との対応関係は、少なくとも過去50万年の間に確立されている[Frigola et al.] 南極のボストーク観測所の氷の記録におけるδD(温度)変動と海面変動の相関関係は[Petit et al., 1999]に記載されている。

また、黄土-湖沼地帯の形成は、氷河-間氷期のサイクルと論理的に関連している。原則として、黄土の形成は、より低い温度と湿度と大気循環の強度の増加を特徴とする氷河期と相関している(後者は、気温の低下やδDの低下を特徴とする "氷河期 "の間隔で氷床内の塵埃濃度が増加することによって確認される[Kotlyakov and Lorius, 2000])。逆に、土壌の形成は、水分の利用可能性と温度が上昇する間氷期と相関しており、気候の対比が少ない。

その結果、ドームC局(およびボストーク局)の古気候記録は、主に過去74万年の地球規模の気候変動を反映していることが十分に証明されたと考えることができます。同時に、深海降水量の赤外線データなどに記録されている古気候の変化のグローバル性を確認することができました。したがって、δDの記録は、古気候理論の様々なバージョンを開発する際に得られた理論的な結論を検証するために使用される可能性がある。現在、天文学(軌道)理論といえば、セルビアの科学者ミルチン・ミランコヴィッチ[1939]の理論を連想するのが一般的である。彼の理論はよく知られており、ほぼ普遍的な評価を受けている。M.ミランコヴィッチは、軌道上で決定された日射量の変化を数学的に厳密に計算した最初の人物である。

他のバージョンの軌道理論とは異なり、ミランコヴィッチの理論(TM)のもう一つの特殊性は次の通りである。TMの軌道要素の変動の気候的意義は、それによって計算された全日射図(曲線)に対する各要素の量的貢献度によって決定され、過去60万年の北半球の氷河の日付は日射図の最深部の最小値によって決定される。TMによれば、個々の緯度と季節の地球表面温度の変化は、これらの緯度の下での日射量の変化に対応するようなものである[Milankovich, 1939, 図4]。経験的なデータと比較して分析すべきは、TMのこれらの基本的な規定である。

経験的データの質の向上は、主に深海堆積物の柱の選択が可能になったことと、同位体酸素法の開発と応用によるもので、20世紀後半には重要な発見につながりました。Haysら[1976]は、過去500年間の主な気候振動の周期が、軌道要素の変動の主な周期と実質的に一致していることを示した。さらに、これらの振動の位相対応も発見され、更新世の主要な気候振動と日射の軌道変動との間に関連性があることを疑う余地はなかった。

軌道仮説の確認は非常に重要であり、その後、多くの発見の基礎となりました。同時に、得られた実証データからは、ミランコビッチ理論との大きな矛盾が明らかになった。理論と経験的データの間の矛盾が最初にまとめられたのは、ごく最近のことである[ボルシャコフ、2001年、2003年;エルキビ、リアール、2001年]。

すでに述べたように、ミランコビッチは、地球の異なる緯度における気温の変化と、その緯度における季節的な日射量の変化を直接比較しました。彼は、北緯65度以下の夏の熱量半年分の日射図の最深部の最小値を北半球の氷河として解釈した。図2は、ミランコヴィッチ図の氷河の時間的不一致と、ミランコヴィッチ図の氷河の10万年周期性の欠如です。

TMの主な矛盾には、いわゆる中間更新世遷移(MTP)の問題も含まれており、これは約1240,000年前に発生した4万1,000年周期から10万年周期への氷河周期の変化である[Bolshakov, 2013b]。SPPに関連した矛盾の本来の現れ方は、[Tabor et al.] 彼らは次のように書いています:「ミランコビッチ理論と経験的な記録との最も興味深い矛盾の一つは、全球氷量の変化に強い後退信号がないことです。


図2. M.ミランコビッチ日射図(a、従来のカノニカル単位での日射)とLR04のIR曲線(b)との比較。W1-W3 - ウルム氷河の3段階;R1, R2 - リス氷河の2段階;M1, M2 - ミンデル氷河の2段階;G1, G2 - ギュンツ氷河の2段階。ミランコビッチ図には、ISI 6, 8, 10に対応する氷河が描かれていません。
このミランコビッチ理論の明らかな失敗は、軌道周期が氷の体積にどのように影響するかについての新しい仮説につながっている" 矛盾が発見された後、更新世の気候循環の具体的な特徴を説明できるように、TMの近代化が試みられました。当初、理論を近代化しようとするすべての試みは、ミランコビッチ理論に基づいて100,000年周期を説明することに縮小された。

代替理論も登場し、そのうちの1つは[Muller and MacDonald, 1995, 1997]で概説されている。氷河の周期は、太陽系の不変面に対する地球の軌道面の傾きの変化と関連しており、10万年の間に優勢な、ほとんどユニークな期間があることが特徴である。著者らによると、宇宙空間における黄道面の位置を変えると、地球は定期的に密度の高い、あるいは低い宇宙塵の流れに見舞われ、日射量が変化し、その結果、地球の気候が変化するという。

黄道の傾きの変化のグラフは、新しい天文信号に対する気候応答の33,000年の遅れがあれば、一般的にはIR曲線とよく一致する。この理論は、主に天文学的な信号と気候応答の間に非常に大きな時間的位相差があることから、大きな疑問を投げかけています。第二の反論は、氷河-間氷期サイクルが準周期的であること、すなわちミューラーとマクドナルドの理論にある10万年という一定の周期を持たないことである。A.ベルガーはミランコビッチの理論に手を加えた。まず、軌道要素の変動を再計算し、軌道と惑星質量のパラメータをより正確に近似した [Berger, 1977; Berger and Loutre, 1991]。

異なる緯度、特に北緯65度についてミランコビッチ法によって計算された夏の熱量半期日射量の変動と赤外データとの不一致は、「対応する極大値と極小値の識別に基づいてミランコビッチ日射曲線だけで実際の古気候を特徴づけることは、常に見かけ上の一致をもたらすので、幻想的である」という結論に至った[Berger, 1978, p.9]。

そこで、A. Bergerは、古気候の解釈には、半年ごとの日射量の変動ではなく、月ごとの平均日射量や日射量の変動を用いることを提案した。この結論の根拠は次のようなものでした。"ミランコビッチの熱量半年値は年内変動とその変動を覆い隠す "ので、"...過去の気候をモデル化するには、ミランコビッチの季節的な日射量の代わりに、またはそれに加えて、日射量または月射量の知識を必要とする" [Berger, 1980, p.116]。

年内変動」を考慮に入れるというA. Bergerの提案の論理は、古気候の解釈に全月平均日射量の変動を用いることを必要とする。しかし、後に彼は通常、様々な解釈や古気候モデルの作成のために、北緯65度の下での6月(または7月)の日射量の変化のみを使用していました。月平均日射量の曲線は、半月平均日射量の曲線とは異なり、主に、(地球の軸の傾きの変動による寄与に比べて)偏移成分の寄与が大きくなっていることによる。このように、月平均日射量の導入は、65°以下の緯度では半年ごとの日射量を使用するのと同様である。

その結果、図に示すように、A. Bergerによるこの技術革新は、TMの矛盾の解決にはほとんど貢献していない。3. 図では 3は、LR04の赤外線記録と北緯65度の7月日射量曲線を比較したものである。これらの曲線の顕著な非類似性は、数学的解析によっても確認されている。日射量を3千年先にずらすと、相関係数は0.24となり、最大値の0.34まで上昇します。2つの曲線の振幅-周波数スペクトルから、この不斉性は主に次の2つの理由によるものであることがわかります:(a)


図3. LR04の同位体酸素曲線(線1)の正規化変化と北緯65度における7月日射量の変化。(2行目) [Berger and Loutre, 1991] 過去100万年分(a)。変化のスペクトル時間分析によるデータ: b - δ18O, c - 日射. 曲線の数字は、対応する変化の最も重要な高調波の期間、千年です。

古気候の記録で支配的な日射スペクトルに 100,000 年周期の調和がないこと、b) 地球の軸の傾き(約 41,000 年周期)と偏移(約 23,000 年周期と 19,000 年周期)による対応する(古気候と日射)変化への寄与の逆比。それは、日射への主な貢献は、年差を与え、気候の変化の中でより大きな(年差に相対的な)貢献は、地球の軸の傾きの変動を与えることがわかります。

J. イムブリら 1993, p. 730]は、「北半球の巨大な氷床は、大気、海洋、岩石圏との相互作用を確立することによって、内部熱衝撃を生じさせる最大の慣性源であると同定される」という一般化概念モデルを提案した。このモデルでは、氷床に影響を与える41,000年周期と23,000年周期の組み合わせが氷床を平衡から遠ざけるときはいつでも、氷床自体が大気プロセスを制御し、気候エネルギーを100,000年周期の周波数帯に移行させる大気中のメカニズムを確立します。

アルベドを変化させたり、風を制御したり、海や陸との相互作用の中で気団の性質を変化させたりすることで、氷床の成長と減少の過程で海の循環に変化をもたらしています。これらの変化は、北緯に熱を運び、大気中のCO2濃度を変化させることで、外部からの強制力に対する初期の小さな反応を増幅させる。" 23,000年と41,000年の周波数帯から100,000年の周波数帯へのエネルギー移動がどのように正確に起こるのかは特定されていません。このように、100,000年周期の起源のメカニズムは不明なままであり、それゆえに後続の出版物が登場した [Berger et al.] TMを改善し、それに伴って軌道仮説を開発するための数十年に及ぶ作業は、多くの重要な成果をもたらしてきました。

膨大な量の独自の実証データが得られており、それがこの方向の研究の基礎となっている。軌道に基づく日射量の変動と地球規模の古気候の変化との関連性は、説得力を持って示されている。更新世の新しい同位体-酸素年代学的スケールの開発、松山-ブルネ古地磁気反転の新しい年代の決定などを行った。それにもかかわらず、予想されるように、経験的データと矛盾する理論を改善しようとする試みもまた、矛盾しており、ほとんど説得力がないことが証明されています。しかも、これらの試みは、古い理論の改良ではなく、新しいが曖昧で一貫性のない理論の発展である。

軌道上の天体理論の新しい概念 ミランコビッチの理論と経験データとの矛盾は、この理論が欠点を持っていることを示しています。それらは主に以下のように還元される[Bolshakov, 2001, 2003]。1. ミランコヴィッチは、彼の理論の古気候学的な部分では、地球の気候系におけるフィードバックの影響を実質的に考慮していなかった。このように、19世紀後半にJ.クロールが行った(古)気候学における最も重要な発見の一つである気候系のフィードバックの発見は、それ以上発展していません。

2. 彼の古気候学的解釈では、ミランコヴィッチは、地球全体に作用するすべての軌道要素に関連する日射量の年間変動を考慮に入れていなかった。彼は離散的な日射変動(例えば、北緯65度以下の夏の日射変動)に頼っていたが、これはもちろん、個々の軌道要素に関連した日射変動の既知の特徴を考えると不可能である。ここで意味するのは、冬と夏の半年間に地球の異なる半球と異なる緯度で発生する偏西日射の反相変化である。それらは、一方では、地球全体の日射量の偏移に関連した変化がゼロであり、他方では、どの緯度でも日射量の年間変化の合計がゼロに等しいという事実を導きます。

また、地球の軸の傾きの変化による高緯度と低緯度の日射量の変化は反位相していますが、これも地球全体の日射量を変化させるものではありません。そして、偏心の変化だけが地球全体の年間日射量を変化させるが、この変化は小さいが、過去200万年の10万年周期では0.2%を超えていない。このように、M.ミランコヴィッチとその追随者たちの研究では、古気候の解釈、特に古気候のモデル化のために離散的な日射量の変化を使用することは、3つの軌道要素すべての変化によって引き起こされる連続的で全球的な日射量の変化、すなわち実際に作用する日射量の変化を反映していないため、正しいとは認められません。

同時に、全緯度における日射量の全周年変動を考慮することで、軌道要素の変動が地球の気候に与える影響を、一般的に受け入れられているものとは根本的に異なる位置から考えることができるようになる。例えば、過去100万年の主な気候変動が10万年の偏心変動と関連しているという事実を確立した後、この意見が一般的に受け入れられるようになりました。

偏心に関連した日射量の変化が相対的に小さいため、これらの変化の気候増幅のメカニズムは、他の2つの軌道要素による日射量の変化とは根本的に異なるはずである(偏心に関連した日射量の変化の直接的な影響は、過去100万年の氷河-間氷期の10万年サイクルを引き起こすことはできないと仮定されていた)。

このように、地球の軸の偏心信号は「直線的」に増幅されていたが、偏心信号は何らかの「非直線的」な増幅機構に起因していたのである。しかし、軌道信号(気候変動)に対する応答が連続的かつ全球的であることを考えると、全球的、連続的、全球的な日射入力信号も考慮する必要がある。そして、このような偏心信号は、小さいながらもゼロよりも大きいが、地球軸の傾き角(ε)の変化と偏心による総入力信号はゼロであることが知られている。

これらの位置から、正確に「非線形」、すなわち、いくつかの異常に強い増幅機構が、最初の2つの軌道要素に関連する入力信号の気候変化への変換のために探されるべきである-これらの信号がゼロに等しいので。それにもかかわらず, M. Milankovitch の支持者は依然として「離散的な」日射位置にとどまっており, 古気候軌道理論の位置からの経験的データの解釈の難しさを増している [Bolshakov, 2013a] . 特に1976年以降、「百年紀」や「中期更新世移行」の問題を解決した膨大な数の論文が登場したことにそのことが表れている。しかし、これらの現象について一般的に受け入れられている説明はまだありません。

以上のようなミランコヴィッチらの「古典的」理論の欠点を考慮して, 古気候の軌道理論をさらに発展させ, 広範囲の実証データを軌道理論の立場から適切に説明するために, 新しい古気候の軌道理論の概念を提案した [Bolshakov, 2001, 2003] [Bolshakov, 2001, 2003] 。以下のように定式化されています。

1. 軌道要素の変動が気候に与える影響の程度と特徴は、地球の全球古気候状態(サーモエアロから氷河エアロまで)に依存しており、地球的な原因と宇宙的な原因の両方によって決定される可能性が高い。

2. 3つの軌道要素のそれぞれの変動の気候的意義を明らかにするには、日射量の時間的・空間的な連続的な変化の特質を考慮するとともに、軌道信号が地球規模の気候変化に変換される陸域の気候フィードバックのメカニズムを同時に検討し、より精緻な検討を行う必要がある。このように、新しい概念は、地球規模の古気候変動のメカニズムについて、これまでとは異なる見解を導くものである。同時に、他の著者が分析した同じ実証データに基づいて、これらの著者の結論とは大きく異なる結論を得ることができる。この新しい概念に基づき、ミランコビッチ日射図のように古気候の変化を表す図(曲線)を簡略化した方法を提案した。軌道の変動が更新世の気候変動を支配する主な要因と考えられていることから、軌道気候図(OCD)と呼ばれていた [Bolshakov, 2003]。

QCDを作成する際には、以下の記述[ボルシャコフ、2000年、2001年、2003年]を考慮しました。まず、経験的なデータから、偏心(e)を含む3つの軌道要素の変動の直接的な影響を考慮しなければならないことが示されています。eの変動の直接的な影響は、その主要な変動の周期だけでなく、位相においてもIR曲線によく現れている。後者は、日射量の減少につながるeの最小値がIR曲線の偶数寒色段階に対応しているという事実で表現されています。また、日射量の全変動の影響については、上述したように、偏心の直接的な影響は、他の軌道要素と同等に考えることができる。同時に、関連するシグナルを地球規模の気候変動に変換するために、各軌道要素に固有のフィードバックメカニズムを開発しなければならない。

時間的に連続した、すなわち年間を通して作用し、全球的な(地球全体の)日射量の変動を考慮に入れるという要件は、次のように満たされている。軌道要素の変動が地球規模の気候に与える影響について、最も一般的で定性的な表現をQDCの構築時に検討した。各軌道要素の変動による日射量の減少は、軌道要素の変動(偏移を除く)により冷却して氷量が増加し、日射量が増加すると温暖化して氷が融けると仮定しています。これらの変動は、ポジティブフィードバックの関与によって有意に増強される。

軌道変動が日射変動に与える影響と論理的に一致する更新世の軌道変動の全球気候への影響のメカニズム(詳細は [Bolshakov, 2003, 2010] を参照)は、以下のようにCCDの構築に受け入れられました。

1. 偏心量が減少(増加)すると、日射量が減少(増加)し、地球規模での冷却(温暖化)につながります。(記事[Melnikov, Smulsky, 2004, p. 4]の中の、偏心が増加すると日射量が減少するという記述は、どうやらタイプミスのようです)。2. 地球軸の傾斜角の減少(増加)は両半球の高緯度の日射量の減少(増加)につながり, アルベドフィードバックのメカニズムを考慮すると, 地球の両半球の冷却(温暖化)につながる. 3. このような年差変動を考慮すると、例えば、北半球では長い冷夏(穏やかな短冬)、南半球では長い冷冬(暑い短夏)の気候条件が地球の氷河化に寄与することになり、北半球では夏に地球が無気力になったときに実施される。

北半球のためのオム QCDを構築する際には、3つの軌道要素の過去100万年の変化をプロットし、その最小値が冷却現象に対応するようにしました。この目的のために、年差指数 e sin w (ここで w は春分点に対する近日点の経度) の変化に -1 を乗じた。3つの軌道要素のすべての変動の最小の累積値の時間間隔と氷河に落ちると仮定するのは論理的である。しかし、これらの累積最小値を見つけるためにプロットを加算する前に、曲線は変動の異なる(その物理的性質を含む)パラメータを反映しているので、正規化する必要があります。その結果、軌道パラメータの変動の正規化曲線はそれぞれ-1から1までの範囲に制限されている。

また、同じ縮尺の3つのプロットをすべて足して、軌道要素の累積変化量を計算するには、軌道要素の違いによって古気候的な意味合いが異なることを考慮する必要があります。これは、気候変化の異なる期間が、その変化の振幅(強度)の違いに対応しているという経験的データに基づくものであり、また、個々の軌道信号の構造が気候の現れに与える影響についての我々の考えと一致しています。そのため、各軌道要素の正規化された変化には、異なる重み、すなわち気候的意義比(CSR)が与えられています。過去100万年の最も顕著な気候変動は、約10万年の周期性を特徴としており、偏心の変動を伴う。そのため、偏心曲線は、1に等しい最も高いECCを想定した。

他の2つの軌道要素については、結果として得られた総曲線が、現在地球規模の気候変動の最も信頼性の高い記録である信頼性の高い(十分な分解能を持つ)同位体酸素曲線と最も一致するようにフィッティングすることにより、EACを見つけ出した。これらの係数は、地軸の傾き角が0.7、偏移角が-0.55であることがわかった。その構造の本質は、ΔPが正の場合は温暖化(間氷期)、ΔPが負の場合は冷却(氷河期)が発生する条件付き相対確率(ΔP)を表している。このようにして得られたRCDを、0-124万年前のLR04のIR記録と比較してみると、RCD構築の簡便性と透明性を考えると、類似性が高いことがわかった。この2つの曲線の相関係数は、5.5千年の軌道衝突に対する気候応答の遅れを考慮すると、0.57である。δD氷床コア記録との比較のために、40万年の偏心ハーモニックの影響を排除した改良された新しいOCD(OKDn)を用いた [Bolshakov and Prudkovsky, 2013]。

これらの曲線の相関係数(図4)は、5千年の気候変動を考慮すると、0.76であることがわかりました。いずれの曲線も100,000年周期の偏心周期を明確に示しており、偏心日射信号の直接的な影響のメカニズムを確認することができます。また、δDレコードのスペクトルと時間的な分析を行うことも興味深い。このような分析結果は、多くの要因に依存していることを理解しておく必要があります。これはまず、記録の質であり、この場合の記録の質は、選択された指標(パラメータ)の古気候的解釈の独自性、堆積物や氷の記録全体に歪みがないこと、古気候的記録に側面(非気候的)要因の影響がないこと、その変化の振幅、記録の時間スケールの正確さ(正確さ)によって決定されます。


図4. ドームC局のδD記録(曲線1)と軌道・気候図との比較 (曲線2)のOKDn。 ΔPは冷房と温暖化の相対確率です。

時間的周期性の主な高調波の抽出は、時系列の持続時間、分析されたサンプル(標本)のサンプリング周波数(時間ステップ)、さらには確率的な理由に依存する。これらの要因が、調査した記録のスペクトル時間解析に影響を与えていることが明らかになった(図5)。それにもかかわらず、この記録のスペクトル時間解析を行ったところ、軌道の周期性が明らかになりました。図では 図5から、96千年と11万5千年の期間は偏心しており、23千年と22.6千年の期間は年々後退していることがわかります。深海同位体酸素記録のスペクトル時間図と同じように、プリセッション期間が最も弱く表現されていることに注意してください。


図5. δDの振幅-周波数スペクトル
ドームCステーションの氷床コアの曲線の数字は、記録の中で最も重要な周期(軌道を含む)である千年を強調したものです。


氷床コアのスペクトル図では、支配的な41,000年周期性[Berger and Loutre, 1991]に加えて、地球軸の傾きの変動の最も顕著な高調波である56,29,000年周期の高調波がより強く現れていることが理にかなっているように思われる(例えば、深層水の記録と比較して)。このことは、ドーム C のある高緯度域では、傾斜変動に伴う相対的な日射量の変動が最も大きいことに起因していると考えられる。

ドーム C のδD 記録では、地球軸の傾斜角の変動の方が周回変動よりも強いことは、軌道古気候論という新しい概念の観点から、次のような事情で説明される。また、高緯度と低緯度での地球軸の傾きに伴う日射量の変化は、それぞれゼロにはならない。さらに、角度εの変動は両半球とも単相であり、これらの変動については、その増幅のメカニズムが一般的に認められている。このような状況からも、地球の軸の傾きの変動が、予後の変動に比べて更新世の気候変動に与える影響が大きいと考えられます。この優位性は、特に2.7-1.24 Maの期間に顕著で、深部赤外域では4万1千年の気候変動しか記録されていません。

結論 1.δD記録とOCD記録を比較した結果、OCD記録との有意な類似性が明らかになり、南極の気候変動に軌道日射量の変動が決定的な影響を与えていること、特に、過去80万年の気候変動に日射量の偏心の変動が直接影響を与えている可能性を示している。2. 氷河-間氷期サイクルにおける全球的な気候変動は、南極における10度以上の振幅を持つ周期的な気温変動で表現されており、明らかに地球全体の氷圏の変化にも反映されているはずである。このような低温圏の変化は、更新世では41年周期と100,000年周期の軌道の周期性を示しています。

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