الدورات الجليدية في العصر الجليدي التي تغير المناخ على سطح الأرض

ما هي آلية الدورات الجليدية في تغيير المناخ على سطح الأرض؟

بدأ خلال العصر الجليدي تغير المناخ مع ظهور الزراعة على سطح الأرض، حيث حدثت أولى الأمثلة المعروفة عن تدجين الحيوانات في غرب آسيا بين 11000 و 9500 سنة مضت، عندما رُعي الماعز والأغنام لأول مرة، في حين أن أمثلة تدجين النباتات تعود إلى 9000 سنة عندما تمت زراعة القمح والعدس والجاودار والشعير لأول مرة، وحدثت هذه المرحلة من الزيادة التكنولوجية خلال فترة تحول مناخي أعقب الفترة الجليدية الأخيرة، كما اقترح عدد من العلماء أنه على الرغم من أن تغير المناخ فرض ضغوطاً على مجتمعات الصيد والجمع والعلف من خلال التسبب في تحولات سريعة في الموارد، إلا أنه وفر أيضاً فرصاً مع ظهور موارد نباتية وحيوانية جديدة.

كانت الفترة الجليدية التي بلغت ذروتها قبل 21500 عام هي الأحدث فقط من بين خمس فترات جليدية في 450.000 سنة الماضية، في الواقع تناوب نظام الأرض بين الأنظمة الجليدية والأنظمة الجليدية لأكثر من مليوني سنة، وهي فترة زمنية تُعرف باسم العصر الجليدي، وزادت مدة وشدة الفترات الجليدية خلال هذه الفترة، مع حدوث تغير حاد بشكل خاص بين 900000 و600000 سنة مضت، وتقع الأرض حالياً ضمن أحدث فترة ما بين العصر الجليدي، والتي بدأت منذ 11700 عام وتعرف عموماً باسم عصر الهولوسين.

تركت التكتلات الجليدية القارية في العصر الجليدي بصمات على المناظر الطبيعية، وكان في شكل رواسب جليدية وأشكال أرضية؛ ومع ذلك فإن أفضل معرفة بحجم وتوقيت مختلف الفترات الجليدية والفترات الجليدية تأتي من سجلات نظائر الأكسجين في رواسب المحيطات، توفر هذه السجلات كلاً من مقياس مباشر لمستوى سطح البحر، ومقياس غير مباشر لحجم الجليد العالمي، إن جزيئات الماء المكونة من نظير أخف من الأكسجين، (16O) تتبخر بسهولة أكبر من الجزيئات التي تحمل نظيراً أثقل، (18O).

مميزات الفترة الجليدية المناخية:

تتميز الفترات الجليدية بتركيزات عالية من (18O) وتمثل نقلاً صافياً للمياه، خاصة مع (16O) من المحيطات إلى الصفائح الجليدية، تشير سجلات نظائر الأكسجين إلى أن الفترات ما بين الجليدية استمرت عادةً من 10000 إلى 15000 عام، وكانت الفترات الجليدية القصوى بطول مماثل، قضت معظم السنوات الخمسمائة ألف الماضية (حوالي 80 في المائة)، ضمن حالات جليدية وسيطة مختلفة كانت أكثر دفئاً من الحد الأقصى الجليدي ولكنها أكثر برودة من الجليدية.

وخلال هذه الفترات الوسيطة، حدثت أنهار جليدية كبيرة في معظم أنحاء كندا وربما غطت الدول الاسكندنافية أيضاً، لكن هذه الحالات الوسيطة لم تكن ثابتة، لقد تميزوا بالتغير المناخي المستمر على نطاق الألفية، ولم تكن هناك حالة متوسطة أو نموذجية للمناخ العالمي خلال عصر البليستوسين والهولوسين؛ لذلك كان نظام الأرض في حالة تدفق مستمر بين الأنماط الجليدية.

إن دوران نظام الأرض بين الأنماط الجليدية وبين الأنماط الجليدية كان مدفوعاً في النهاية بالتغيرات المدارية، ومع ذلك فإن التأثير المداري بحد ذاته غير كافٍ لشرح كل هذا الاختلاف، ويركز علماء نظام الأرض اهتمامهم على التفاعلات والتغذية المرتدة بين المكونات العديدة لنظام الأرض، على سبيل المثال يؤدي التطور الأولي للغطاء الجليدي القاري إلى زيادة البياض فوق جزء من الأرض، مما يقلل من امتصاص السطح لأشعة الشمس ويؤدي إلى مزيد من التبريد.

وبالمثل فإن التغييرات في الغطاء النباتي الأرضي، مثل استبدال الغابات بالتندرا، وتتغذى مرة أخرى في الغلاف الجوي عن طريق التغيرات في كل من البياض وتدفق الحرارة الكامن من التبخر، تطلق الغابات (خاصة تلك الموجودة في المناطق الاستوائية والمعتدلة، مع مساحات أوراقها الكبيرة) كميات كبيرة من بخار الماء والحرارة الكامنة من خلال النتح، وتمتلك نباتات التندرا (وهي أصغر بكثير) أوراقاً صغيرة مصممة لإبطاء فقد الماء؛ لذلك يطلقون جزءاً صغيراً فقط من بخار الماء الذي تطلقه الغابات.

يسجل الاكتشاف في قلب الجليد أن التركيزات في الغلاف الجوي لاثنين من غازات الدفيئة القوية، وثاني أكسيد الكربون والميثان، قد انخفضت خلال الفترات الجليدية الماضية، وبلغت ذروتها خلال فترات ما بين الجليدية، مما يشير إلى عمليات تغذية مرتدة مهمة في نظام الأرض، من شأن تخفيض تركيزات غازات الاحتباس الحراري أثناء الانتقال إلى المرحلة الجليدية أن يعزز ويضخم التبريد الجاري بالفعل.

والعكس صحيح بالنسبة للانتقال إلى فترات ما بين العصور الجليدية، يظل بالوعة الكربون الجليدية موضوعاً لنشاط بحثي كبير، ويتطلب الفهم الكامل لديناميكيات الكربون الجليدية بين الجليدية معرفة التفاعل المعقد بين كيمياء المحيطات ودورانها، وبيئة الكائنات البحرية والبرية وديناميكيات الصفائح الجليدية وكيمياء الغلاف الجوي ودورانه.

آخر تبريد جليدي على سطح الأرض:

خضع نظام الأرض لاتجاه تبريد عام على مدار الخمسين مليون سنة الماضية، وبلغت ذروتها في تطوير صفائح جليدية دائمة في نصف الكرة الشمالي منذ حوالي 2.75 مليون سنة، توسعت هذه الصفائح الجليدية وتقلص في إيقاع منتظم، مع فصل كل كتلة جليدية قصوى عن المجاورة لها بمقدار 41000 عام (بناءً على دورة الميل المحوري، وعندما تضاءلت الصفائح الجليدية وتضاءلت، انجرف المناخ العالمي بشكل مطرد نحو ظروف أكثر برودة تتميز بتجمعات جليدية شديدة بشكل متزايد ومراحل جليدية باردة بشكل متزايد.

منذ حوالي 900000 عام تغيرت الدورات الجليدية بين الجليدية التردد، منذ ذلك الحين تفصل بين القمم الجليدية 100000 عام، وقضى نظام الأرض وقتاً أطول في المراحل الباردة أكثر من ذي قبل، كما استمرت الوتيرة البالغة 41000 عام مع تقلبات أصغر تم فرضها على دورة 100000 عام، بالإضافة إلى ذلك حدثت دورة أصغر مدتها 23000 عام خلال كل من 41000 عام و 100000 عام.

إن الدورات التي تبلغ مدتها 23000 سنة و41000 سنة مدفوعة في النهاية بمكوّنين من الهندسة المدارية للأرض، وهما: دورة مقدمة الاعتدال (23000 سنة) ودورة الإمالة المحورية (41000 سنة)، على الرغم من أن المعلمة الثالثة لمدار الأرض هي الانحراف وتختلف في دورة مدتها 100000 عام، إلا أن حجمها غير كافٍ لتفسير دورات 100000 عام من الفترات الجليدية والفترات الجليدية على مدار 900000 عام الماضية، يُعد أصل الدورية الموجودة في الانحراف المركزي للأرض سؤالًا مهماً في أبحاث المناخ القديم الحالية.

آخر انحلال للصفائح الجليدية على سطح الأرض:

بدأت الصفائح الجليدية القارية في الذوبان منذ حوالي 20000 عام، يوفر حفر وتأريخ الشعاب المرجانية الأحفورية المغمورة سجلاً واضحاً لزيادة مستويات سطح البحر مع ذوبان الجليد، وبدأ أسرع ذوبان منذ 15000 عام، على سبيل المثال كانت الحدود الجنوبية لصفيحة (Laurentide) الجليدية في أمريكا الشمالية شمال البحيرات العظمى، ومناطق سانت لورانس قبل 10000 عام، وقد اختفت تماماً قبل 6000 عام.

تخلل اتجاه الاحترار أحداث تبريد عابرة، وعلى الأخص فترة مناخ (Younger Dryas) التي تراوحت بين 12800 و11600 سنة مضت، إن الأنظمة المناخية التي تطورت خلال فترة الانحلال في العديد من المناطق، بما في ذلك معظم أمريكا الشمالية، ليس لها نظير حديث (أي لا توجد مناطق ذات أنظمة موسمية مماثلة لدرجة الحرارة والرطوبة)، على سبيل المثال في المناطق الداخلية من أمريكا الشمالية، كانت المناخات قارية أكثر بكثير (أي تتميز بصيف دافئ وشتاء بارد) مما هي عليه اليوم.

وأيضاً تشير دراسات الحفريات إلى تجمعات من أنواع النباتات والحشرات والفقاريات، التي لا توجد في أي مكان اليوم، نمت أشجار التنوب مع الأخشاب الصلبة المعتدلة (الرماد وشعاع البوق والبلوط والدردار) في مناطق نهر المسيسيبي العليا ونهر أوهايو، في ألاسكا نما خشب البتولا والحور في الغابات، وكان هناك عدد قليل جداً من أشجار التنوب التي تهيمن على المناظر الطبيعية الحالية في ألاسكا، تعايشت الثدييات الشمالية والمعتدلة التي تنفصل نطاقاتها الجغرافية على نطاق واسع اليوم، في وسط أمريكا الشمالية وروسيا خلال هذه الفترة من الانحلال.