Benutzer:Regiomontanus/Heinrich-Ereignis

Heinrich-Ereignisse, benannt nach dem Hamburger Geologen Hartmut Heinrich, sind plötzlich auftretende are abrupt episodes during the last glacial. Their principal "footprint" is in layers of ice-rafted detritus at intervals in sediment cores from the North Atlantic, but other indications are seen near-globally. Six such events, labelled H1-H6, have been identified. There is some evidence that H3 and H6 are different.

Heinrich events are regarded as profound and catastrophic events, with likely armadas of icebergs launched from the Hudson Strait. Alley and MacAyeal (1994) estimate the volume of freshwater discharged by a typical Heinrich event as 370 km³. The freshwater originated from the Laurentide and possibly European (Grusset et al. 2000) ice sheets.

Various mechanisms are proposed to explain the events, most centering around the activity of the Laurentide ice sheet, with the most popular being internal oscillations of the ice sheet (although there has been speculation that the dynamically unstable West Antarctic Ice Sheet may play a role in triggering these events).

Heinrich events are related to Dansgaard-Oeschger-Ereignisse, which are seen most clearly in Greenland ice cores; Heinrich events occur during the cold period of some D-O cycles.

Coupled ocean and atmosphere climate modelling shows (Ganopolski and Rahmstorf 2001) that both Heinrich and Dansgaard-Oeschger events may be triggered by relatively minor changes of freshwater loading into the Nordic Seas (respectably 0.15 Sv increase by and 0.03 Sv decrease). The results confirm that a Heinrich event does not cause a cooling around Greenland but further south, mostly in subtropical Atlantic, a finding supported by most available paleoclimatic data.

Dropstones

In den Polargebieten reicht das Gletschereis bis zum Meer. An den Gletscherzungen brechen große Eisstücke ab und werden zu Eisbergen, man nennt dies das „Kalben“ des Gletschers. Durch das Driften dieser Eismassen kann Gesteinsmaterial im oder auf dem Eis über weite Strecken in gemäßigte Zonen verfrachtet werden. Während der Schmelze des Eises sinkt das Gestein aus dem Ursprungsgebiet des Eisberges auf den Meeresgrund und mischt sich dort mit lokalen marinen Sedimenten und den Resten der Meeresfauna. Das vom Eisberg auf den Meeresboden gefallene Gestein wird „Dropstones“ genannt. So werden bei geologischen Untersuchungen mariner Sedimente Dropstones z. B. als Graniteinschlüsse in pleistozänen Tilliten sichtbar. Allgemein spricht man von ice rafted detritus (IRD), dem vom Eis verfrachteten Gesteinsschutt.

Heinrich-Schichten

1988 untersuchte Hartmut Heinrich sechs Sedimentschichten aus Bohrkernen vom Ozeanboden des Nordatlantiks. Er entdeckte in ihnen einen hohen Prozensatz von Gesteinsmaterial, das geologisch den Gesteinen des nordamerikanischen Kontinents, speziell des heutigen Kanada zugeordnet werden konnte. Die im Sediment eingeschlossenen Partikel lagen im Größenbereich von 160 Mikrometer bis 3 Millimeter. Solche relativ großen Partikel können nicht über weite Strecken von den Meeresströmungen transportiert worden sein. Dies legte eine Verfrachtung durch Eisberge nahe.

Die marinen Sedimentschichten, die durch Eisberge über weite Distanzen transportiertes Material enthalten, werden Heinrich-Schichten oder Heinrich-Lagen genannt. Heinrich fand sechs klar von anderen Schichten abgegrenzte Lagen, die mit H1 bis H6 benannt wurden. Diese Schichten scheinen in regelmäßigen Zyklen abgelagert worden zu sein. Entlang des Breitenkreises bei 50° Nord erstreckt sich ein Gürtel solcher Sedimente auf dem Meeresboden. Das verfrachtete Material in den Schichten H1, H2, H4 und H5 besteht aus kalkhaltigem Gestein und hatte seinen Ursprung in der Hudson-Straße. H3 und H6 enthalten Quarz und Feldspat und stammen aus anderen Regionen. Die Lagen nehmen an Mächtigkeit von der Küste Labradors bis zum Ende der Eisbergroute vor Europa ab.

Klimaschwankungen

Durch die Analyse von mikroskopisch kleinen Foraminiferenschalen kann ein Faunenwechsel von wärmeliebenden zu kälteliebenden Arten (z. B. Neogloboquadrina pachyderma sinistra) nahe der Heinrich-Lagen nachgewiesen werden. Die Heinrich-Schichten selbst sind arm an Foraminiferen, was darauf hin deutet, dass das Gesteinsmaterial während eines Vorstoßes arktischer Wassermassen rasch sedmentiert wurde. Vermutlich sind die Heinrich- Ereignisse auf starke Gletscherabbrüche und Transport der Eisberge aus der Hudsonstrasse in den Nordatlantik zurückzuführen. (Abb. 1 aus Bond et al, 1992: Ort der Sedimentkerne, die Heinrich-Schichten enthalten) • Insgesamt werden 6 Heinrich-Schichten (H) während des letzten Glazials innerhalb der letzten 70 ky gezählt. • Gegen Ende des Glazials treten die Heinrich-Ereignisse zunehmend häufiger auf. • H 1,2,4,5 enthalten Karbonatgestein aus der Hudson Bucht/Baffin Island, H 3 und 6 weisen dagegen vorwiegend Quartz und Feldspar auf. • Bis auf H 1 und 6 treten alle H am Ende eines Bond-Zyklusses auf. • Das jüngste Heinrich-Ereignis H1 trat zeitgleich mit dem Auseinanderbrechen des Barents- Eisschildes (nördlich von Russland im arktischen Meer) auf. • Das Jüngere Dryas wird manchmal als H0 bezeichnet, obwohl das Erscheinungsbild des YD mit dem der Heinrich-Ereignisse nicht vollständig übereinstimmt. • Auch am Ende fast jeden D/O-Ereignisses finden sich eisverdriftete Sedimenten und zwar mit Material aus dem isländischen und grönländischen Raum. • Das verstärkte Gletscherkalben aus Kanada und Island erfolgt nahezu synchron, was einen gletscherinternen Zyklus ausschließt. In diesen Zyklus reihen sich die längerperiodische Heinrich-Ereignisse ein, andererseits können Heinrich-Ereignisse über sehr schwache Antriebe (z.B. Änderung des Meeresspiegels auf Grund von Gletscherkalben aus Grönland oder Island) synchronisiert werden (Calov et al. Geophys. Rev. Lett. 29 (24), p.2216, 2002)

Bond und Lotti verglichen 1995 die Heinrich-Lagen aus zwei ozeanischen Bohrkernen mit gleich alten Schichten des GRIP-Eisbohrkerns. Dabei stellten sie eine Korrelation mit den Dansgaard-Oeschger-Ereignissen, die sich in den GRIP-Bohrungen im Eisschild Grönlands ice core and SST from ocean cores. They found a lot of depositional events that seemed to come from synchronous discharges from the Icelandic ice cap and the Gulf of St. Lawrence. These occurred on intervals of 2-3Kyr and were interspersed between the bigger Heinrich events coming from Hudson Strait, Canada with a slower rythmn. Moreover, these events were well-correlated with air temperature events in the Greenland cores (Dansgaard-Oeschger coolings), but were not as well correlated with changed in SST in the N. Atlantic. These data suggest that: Conclusion: The ice surges are probably not driven by internal ice sheet time scales, but rather by external atmospheric forcing - the ice surges into the sea when it gets really cold. The reasoning is that widely separated ice sheets are not likely to surge simultaneously unless they are both driven by the same external timing mechanism(atmospheric temperature). The temperature surges are probably not driven by the N.Atlantic thermohaline circulation changes, because the ice surge events seem better correlated with air temp over Greenland, than SST over the N. Atlantic.

Timing

The table below shows approximate timings for the Heinrich events. There are difficulties in establishing exact dates. Some (e.g. [2]) identify the Younger Dryas event as a Heinrich event, which would make it H0.

The first dates are taken from Hemming, 2004; the second from Bond; the third from Vidal fig 6

Event          Age, Kyr 
               Hemming           Bond          Vidal
H1             16.8                            14
H2             24                23            22
H3            ~31                29
H4             38                37            35
H5             45                              45
H6            ~60

H1,2 are dated above by C14; H3-6 are dated by correlation to Greenland GISP2.

Heinrich events in previous glacials?

Hemming (2004) reports that there is little published evidence for Heinrich events in previous glacial periods.

External links

• William C. Calvin, "The great climate flip-flop" adapted from Atlantic Monthly, 281(1):47-64 (January 1998).
• D.L. Hartmann, "Heinrich Events": outline notes and full references (pdf file)
• (Gerald Bond) "Recent, Abrupt Climate-Cooling Cycle Found": Columbia University Press Release, December 11, 1995:
• IPCC TAR section 2.4.3 How Fast did Climate Change during the Glacial Period?

References

• Bond, G., Heinrich, H., Broecker, W., Labeyrie, L., McManus, L., Andrews, J., Huon, S., Jantschik, R., Clasen, S., Simet, C., Tedesco, K., Klas, M., Bonani, G. and Ivy, S. (1992) Evidence for massive discharges into the North-Atlantic Ocean during the last glacial period, Nature, 360, 245-249.
• Heinrich, H. (1988) Origin and consequences of cyclic ice rafting in the Northeast Atlantic Ocean during the past 130,000 years, Quaternary Research, 29, 142-152.
• Hemming, S. R. (2004) Heinrich events: Massive late pleistocene detritus layers of the North Atlantic and their global climate imprint, Reviews of Geophysics, 42, RG1005.
• Grousset, F. E., Pujol, C., Labeyrie, L., Auffret, G., Boelaert, A. (2000) Were the North Atlantic Heinrich events triggered by the behavior of the European ice sheets? Geology, 28, 123-126
• Ganopolski, A., Rahmstorf, S. (2001) Rapid changes of glacial climate simulated in a coupled climate model, Nature 409, 153-158.

Misox-Schwankung

Die Piora-Schwankung ist eine Klimaveränderung, die etwa 3300 v. Chr. zu einer Absenkung der Durchschnittstemperaturen in Mitteleuropa um 2° - 2,5°C führte. Sie wurde durch pollenanalytische Untersuchungen an den Seen und Mooren des Pioratals im Schweizer Kanton Tessin für das Gebiet der Westalpen nachgewiesen. Für die Ostalpen ergaben Untersuchungen im Gebiet des Tiroler Ötztals eine ähnliche Abkühlung, die als Rotmoos-Schwankung bezeichnet wird.

Die Misox-Schwankung war eine scharf abgegrenzte, relativ kurzfristige Klimaveränderung vor 8200 Jahren. Im mesolithischen Mitteleuropa kam es innerhalb weniger Jahrzehnte zu einer Abkühlung um ca. 2° C. Die Wiedererwärmung erfolgte nach weniger als 100 Jahren ähnlich schnell. Die Klimaschwankung wurde durch pollenanalytische Untersuchungen an den Mooren des Misoxtals im Schweizer Kanton Graubünden für den alpinen Raum nachgewiesen.

Die Entdeckung wurde bereits im Jahr 1960 von Heinrich Zoller, Professor für Botanik an der Universität Basel, gemacht. Der Nachweis einer Abkühlung innerhalb des bis dahin als klimatisch stabil angesehenen frühen Holozäns führte zur Anerkennung der pollenanalytischen Methodik bei der Darstellung paläoklimatischer Zusammenhänge. Bei einer Abkühlung kommt es innerhalb eines Zeitraums von wenigen Jahrzehnten im Hochgebirge der Alpen zum Rückgang von Weisstanne (Abies alba), Fichte (Picea abies), Lärche (Larix decidua), Bergkiefer (Pinus mugo) und zu ihrer Ersetzung durch Sträucher wie Wacholder (Juniperus communis), Sanddorn (Hippophae rhamnoides), Weiden (Salix sp.), Grünerle (Alnus viridis), Heidekrautgewächse (Ericaceae), Heidekraut (Calluna vulgaris) und Krähenbeere (Empetrum nigrum). Dieser Wechsel im Artenspektrum zeigt sich auch in den Pollen, die in den Ablagerungen der Seen und Moore konserviert wurden.

Der Tatsache, dass auch in den grönländischen Eisbohrkernen des GRIP („Greenland Ice Core Project“) und des GISP („Greenland Ice Sheet Projekt“) eine Schwankung zum Zeitpunkt vor 8200 Jahren feststellbar ist, unterstützt die These, dass diese Klimaveränderung global verbreitet war. Bereits in den 1960er Jahren wurde eine hemisphärische Verbreitung dieser Schwankung diskutiert.. Untersuchungen am Soppensee (Schweiz) und im Schleinsee (Süddeutschland) zeigten, dass die geschichteten Sedimente einen ähnlichen Wechsel in der Zusammensetzung der Vegetation aufweisen. Über eine Lage von Tephra genannter, unbefestigter pyroklastischer Vulkanasche, die in den Sedimenten beider Seen auftrat, konnten die Daten korreliert und absolut datiert werden.. Es zeigte sich auch für die montane Höhenstufe ein rascher Wechsel der Vegetation.

Literatur

• W. Dansgaard, S. J. Johnsen, H. B. Clausen, D. Dahl-Jensen, N. S. Gundestrup, C. U. Hammer, C. S. Hvidberg, J. P. Steffensen, A. E. Sveinbjornsdottir, J. Jouzel und G. Bond: Evidence for general instability of past climate from a 250-kyr ice-core record. Nature, 364, S. 218-220, 1993
• P. M. Grootes et al.: Comparison of oxygen isotope records from GISP2 and GRIP Greeenland ice-cores In: Nature 366, S. 552-554, 1993
• H. Zoller: Pollenanlytische Untersuchungen zur Vegetationsgeschichte der insubrischen Schweiz In: Denkschriften Schweizerische Naturforschende Gesellschaft 83, S.45-156, 1960
• H. Zoller, C. Schindler, und H. Röthlisberger: Postglaziale Gletscherstände und Klimaschwankungen im Gotthardmassiv und Vorderrheingebiet. Verh. Naturforschende Gesellschaft Basel 77, S. 97-164, 1966
• H. Zoller: Vegetation in der Steinzeit in der Schweiz. Artikel in: Basler Nachrichten v. 12. 12. 1961