Kvarterní prostředí (podzimní semestr 2019) Zalednění a změny permafrostu v kvartéru Daniel Nývlt (daniel.nyvlt@sci.muni.cz) Typy ledovců, základní klasifikace klasifikace podle rozměrů a vztahu k okolní topografii: Visutý ledovec Zahrnuje nejmenší formy ledovců, které vznikají na příkrých svazích a mohou tvořit iniciální ledovcové akumulace pro další níže uvedené typy ledovců. Karový ledovec Vzniká často jako visutý ledovec a dalším vývoje a větší akumulací ledu modeluje svoje podloží za vzniku ledovcového karu. Ten má obvykle stupňovitý profil a dochází zde k akumulaci ledovcové hmoty a k dalšímu prohlubování dna. Horský ledovec (údolní ledovec) Jedná se ledovce, které jsou sevřené horskými údolími, obvykle vytékají z karového ledovce jako splazy a tvoří boční a čelní morény. Piedmontní ledovec Piedmontní ledovce vznikají pod úpatím hřbetů spojením několika ledovcových splazů vytékajících z různých karů a lemují potom celé úpatí. Lachman Crags, ostrov Jamese Rosse Johnson Mesa, ostrov Jamese Rosse Whisky Glacier, ostrov Jamese Rosse Alpha Glacier, ostrov Jamese Rosse Náhorní ledovec (dómový ledovec) Náhorní ledovce vznikají na plochých vyvýšených částech reliéfu, na svých okrajích mohou tvořit jednotlivé splazy stékající z náhorní části. Pohybují se obvykle velmi pomalu. Mají rozměry do prvních tisíců km2. Např. Jotunheimen nebo Columbia icefield. Ledovcová čapka Je tvořena rozsáhlou masou ledu pokrývající horu nebo celé pohoří do rozlohy ~50 000 km2. Na okrajích stékají jednotlivé splazy a mohou se telit až do moře. Např. Jihopatagónská ledovcová čapka nebo Vatnajökull. Ledovcový štít (kontinentální ledovec) Nejrozsáhlejší ledovce, které dnes pokrývají pouze Antarktidu a Grónsko s plochou větší než ~50 000 km2. Dnes čtyři ledovcové štíty: Východoantarktický (EAIS), Západoantarktický (WAIS) a Antarktického poloostrova (APIS) a Grónský. Během glaciálů Euroasijský (Severoevropský, Britský, Barents-Karelský a Západosibiřský), Patagónský a Severoamerický (Kordillerský a Laurentinský) ledovcový štít. Davies Dome, ostrov Jamese Rosse Vatnajökull, Island Antarktický poloostrov Ledovcový splaz a proud Ledovcové čapky a ledovcové štíty tvoří na svých okrajích splazy, které díky podložní morfologii postupují mnohem rychleji než ostatní části ledovce, označujeme je ledovcové proudy. Dosahují až k okrajům pevniny nebo mohou živit šelfové ledovce. Největším je Lambertův ledovec, v glaciálu byl pro Evropu významný Baltský ledovcový proud. Šelfový ledovec Šelfové ledovce začínají v místě, kde stékající ledovec začne plout po mořské hladině (bazální linie). Na jeho bázi vzniká namrzáním podmořský led. Od čela se odlamují ledovcové kry a v zimě se kolem tvoří mořský zámrz. Největší Rossův šelfový ledovec. Ledovcový výšvih (ice rise) Ledovcové výšvihy vznikají v místech, kde postupující šelfový ledovec překračuje vyvýšené podloží (ostrov). Na naprosto plochém povrchu tak vznikají kopulovité vyvýšeniny obvykle 100–200 m vyvýšené nad okolním povrchem šelfového ledovce. Velké množství se jich vyskytuje např. na šelfovém ledovci E. Ronneové. Byrd Glacier, Transantarctic Mts. Ross Ice Shelf Maximální a minimální rozsahy zalednění během a) pliocenních glaciálů; b) glaciálů spodní pleistocénu; c) středního a svrchního pleistocénu Progresivní rozvoj kontinentálního zalednění během déle trvajících středopleistocénních glaciálů je dobře patrný. Vývoj kontinentálního zalednění Arktidy Paleogeografická rekonstrukce zalednění v kvartéru Maximální rozsahy severoevropských ledovcových štítů během pleistocénu donský glaciál (před 630 tisíci let) elsterský gl. (před 435 tisíci let) sálský gl. (před 170 tisíci let) viselský gl. (před 20 tisíci let) Maximální rozsah Eurosibiřského zalednění během sálského glaciálu Rozsah Eurosibiřského zalednění na počátku viselského glaciálu (MIS 5b) Rozsah Eurosibiřského zalednění během MIS 4 Rozsah Eurosibiřského zalednění během LGM (MIS 2) Rozsah zalednění na Sibiři a v Mongolsku …takhle nějak to vypadalo během vrcholu poslední doby ledové… Hlavní ledovcové proudy severoevropského a severoamerického ledovcového štítu během LGM Maximální rozsahy jednotlivých zalednění v Evropě Deglaciace Severoevropského ledovcového štítu Peri-atlantský prostor během LGM (Grónsko, Island, podmořské vějíře) eem LGM Maximální rozsah devenského zalednění na Britských ostrovech Maximální rozsah kontinentálních zalednění v Česku (Nývlt et al., 2011) Maximální rozsah kontinentálního zalednění na Moravě a ve Slezsku Maximální rozsah kontinentálních zalednění v Česku (Nývlt et al., 2011) Maximální rozsah kontinentálního zalednění v severních Čechách Maximální rozsah wisconsinského zalednění v Severní Americe Maximální rozsah během LGM v oblasti Patagónského ledovcového štítu Rozsah Antarktického ledovcového štítu během LGM a počátek ústupu jeho okraje Anderson et al., 2002 Během glaciálů zasahoval Antarktický ledovcový štít až k okrajům pevninského šelfu, hladina světového oceánu byla o 120–160 m níže než dnes. S nárůstem mořské hladiny v důsledku tání nejen Antarktického ledovce, ale především ledovců na severní polokouli se na sklonku každého glaciálu (v pozdním glaciálu pro poslední klimatický cyklus) tyto pozemní ledovcové splazy změnily v oblastech šelfů na plovoucí šelfové ledovce. Rozsah APIS během posledního glaciálního maxima (LGM) - jednotlivé ledovcové proudy stékaly z centrální části; - grounding line se nacházela poblíž hrany kontinentálního šelfu; - počátek ústupu APIS z vnějšího pevninského šelfu SZ Weddellova moře je datován na ~18–19 ka BP - i na okolních ostrovech (např. JRI) ležely ledovcové čapky Subglaciální a hrazená proglaciální jezera Dnes je např. z Antarktidy známo téměř 400 subglaciálních jezer. Všechna se nacházejí poblíž rozledí. Obdobná jezera existovala během glaciálů pod Severoamerickým, Severoevropským i Západosibiřským ledovcovým štítem. Před čely kontinentálních ledovců se tvořila rozsáhlá ledovcem hrazená proglaciální jezera. Největším subglaciálním jezerem je jezero Vostok s rozměry ~250 x 50 km a plochou 15.690 km2. Leží prakticky pod ruskou stanicí Vostok pod ~4 km ledu. Maximální hloubka vody v jezeře je ~800 m a odhadnutý objem zadržované vody je ~5.400 km3. Vývoj systému proglaciálních a subglaciálních jezer vázaných na Euroasijský ledovcový štít během posledního glaciálu (90–20 ka BP) Ledovcová jezera Agassiz-Ojibway (až 285.000 km2) a McConnell (až 215.000 km2) vzniklá během Termination I (13,5–8,5 ka BP) odtáváním Laurentinského ledovcového štítu Ústup ledovců, vznik hrazených ledovcových jezer ve Skandinávii a vývoj Baltu během termination I Vývoj zalednění – kvartér Grónsko – GRIP, GISP2, NGRIP Antarktida – Vostok, Dome Fuji, Dome C (EPICA-EDC – European Project for Ice Coring in Antarctica) – 3260 m, >900 ka Hlavní globální zalednění: MIS 2 (~20 ka BP), 6 (~140 ka BP), 12 (~435 ka BP), 16 (~630 ka BP) Vývoj zalednění – poslední glaciálně-interglaciální cyklus Grónsko (GRIP, NGRIP) Definovány Greenland stadials (GS) / interstadials (GI) – dříve DansgaardOeschger events Grónsko (NGRIP) deuterium excess – Izotopický parametr druhého řádu podávající informaci o frakcionačním efektu v důsledku výparu zdrojové vody, který nejrychleji reaguje na změny (během 2–5 let!). d (‰) = δD – 8 * δ18O Nadbytku deuteria lze použít jako proxy pro povrchovou teplotu oceánu (SST), odkud se odpařovala zkoumaná voda (severní Atlantik) a ukazuje tak na změny Severoatlantské oscilace (NAO), která přímo souvisí se SST a atmosférickou vlhkostí. Grónsko (GISP2, NGRIP) výpočet paleoteplot CH4 – rozdíly teplot během GS/GI transition o 8–15°C, které trvají obvykle desítky let až max. 200 let. Nárůst teploty je 0,2–1,2 °C/10 let (průměr 0,5 ± 0,1 °C/10 let) !!!!! NGRIP Neoglaciální postupy ledovců v různých částech světa Skandinávie Andy Aljaška Alpy Současné změny ledovců v různých částech světa - ústupy horských ledovců (až na výjimky), - zrychlování pohybu ledovcových proudů hlavně v Grónském ledovcovém štítu a ve WAIS - rychlý odnos ledovcové hmoty k okrajům, - úbytky šelfových ledovců kolem Antarktického poloostrova, - zmenšování plochy mořského ledu v Arktidě a kolem Antarktického poloostrova, naopak mírný nárůst podél Východní Antarktidy. norské ledovce Rozpady šelfových ledovců na v. pobřeží Antarktického poloostrova ústup min. od 40. let 20. století rozpad v 1995 postupný ústup již před rokem 1960 a pak v 80. letech 20. století rozpad v 1995 postupný ústup v 80. letech 20. století, rozsáhlá kra se odlomila 1995 rozpad v 2002 Zánik šelfových ledovců v Arktidě Šelfový ledovec Ellesmere ležící na severním pobřeží ostrova Ellesmere objeven v roce 1875 s tehdejší plochou ~9.100 km2. Během 20. století se rozpadl na šest šelfových ledovců. Hunt Wardův šelfový ledovec – největší současný arktický šelfový ledovec (původní plocha ~400 km2), který se postupně rozpadá (2002, 2005, 2010) Aylesův šelfový ledovec se rozpadl 13.8.2005 oddělením ledové kry o ploše 66 km2. Změny permafrostu během kvartéru (LPM – Last Permafrost Maximum) Změny permafrostu během kvartéru (LPM – Last Permafrost Maximum) Změny permafrostu během kvartéru (současnost) Změny permafrostu během kvartéru (modely budoucího vývoje) K dalšímu čtení: Andersen, K.A. et al. (2006): The Greenland Ice Core Chronology 2005, 15–42 ka. Part 1: constructing the time scale. Quaternary Science Reviews 25, 3246–3257. Benn, D.I. & Evans, D.J.A. (2010): Glaciers and Glaciation. 2nd Edition, Arnold. Bennett, M.R. & Glasser, N.F. (2009): Glacial Geology: ice sheets and landforms. 2nd Edition, Wiley. Davis, P.T, Menounos, B. & Osborn, G., eds. (2009): Holocene and Latest Pleistocene Alpine Glacier Fluctuations: A Global perspective. Quaternary Science Reviews 28, 2021–2238. Ehlers, J., Gibbard, P.L. & Hughes, P.D., eds. (2011): Quaternary Glaciations – Extent and Chronology, A closer look. Developments in Quaternary Science 16, Elsevier. EPICA community members (2006): One-to-One coupling of glacial climate variability in Greenland and Antarctica. Nature 444, 195– 198. Knies, J. et al. (2009): The Plio-Pleistocene glaciation of the Barents Sea–Svalbard region: a new model based on revised chronostratigraphy. Quaternary Science Reviews 28, 812–829. Lindgren, A. et al. (2016): GIS-based Maps and Area Estimates of Northern Hemisphere Permafrost Extent during the Last Glacial Maximum. Permafrost and Periglacial Processes 27, 6–16. Mangerud, J. et al. (2004): Ice-dammed lakes and rerouting of the drainage of northern Eurasia during the Last Glaciation. Quaternary Science Reviews 23, 1313–1332. Margold, M. et al. (2015): Ice streams in the Laurentide Ice Sheet: a new mapping inventory. Journal of Maps 11, 380–395. Margold, M. et al. (2016): Extensive glaciation in Transbaikalia, Siberia, at the Last Glacial Maximum. Quaternary Science Reviews 132, 161–174. North Greenland Ice Core Project Members (2004): High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature 431, 147–151. Rasmussen, S. O. et al. (2008): Synchronization of the NGRIP, GRIP, and GISP2 ice cores across MIS 2 and palaeoclimatic implications. Quaternary Science Reviews 27, 18–28. Steffensen, J.P. et al. (2008): High-Resolution Greenland Ice Core Data Show Abrupt Climate Change Happens in Few Years. Science 321, 680–684. Stroeven, A.P. et al. (2016): Deglaciation of Fennoscandia. Quaternary Science Reviews 147, 91–121. Svendsen, J.I. et al. (2004): Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia. Quaternary Science Reviews 23, 1229–1271. Svensson, A. et al. (2006): The Greenland Ice Core Chronology 2005, 15–42 ka. Part 1: comparison to other records. Quaternary Science Reviews 25, 3258–3267. Teller, J.T. & Kehew, A.E., eds. (1994): Late Glacial history of large proglacial lakes and meltwater runoff along the Laurentide ice sheet. Quaternary Science Reviews 13, 795–981. Wright, A. & Siegert, M. (2012): A fourth inventory of Antarctic subglacial lakes. Antarctic Science 24, 659–664.