Kenozoiske istid

Den kenozoiske istid er en fase i jordas historie som startet for 30 millioner år siden da Antarktis ble dekket av is, og som fremdeles varer ved. Framfor alt de siste millioner år har lengre kuldeperioder med til dels store breframstøt vekslet med kortere og varmere perioder. De omtrent 2,7 millioner siste årene har også Arktis vært isdekt.

 Begrepet istid 
Utfyllende artikkel: Istid
I dagligtalen blir begrepet istid benyttet om spesielt kalde perioder da store deler av Nord- og en del av Mellom-Europa er dekket av breer. I glasiologisk fagterminologi er en istid mye lengre perioder med minst en av polene dekket av helårsis, liksom nettopp den kenozoiske istiden. I glasiologien kalles kalde perioder med breframstøt for en glasial og de mellomliggende varmere periodene for interglasial – i den forstand er epoken vi lever i, holocen, en interglasial.

 Nedising av Arktis 
En langsom global nedkjøling som startet i eocen endte med at Arktis for omtrent 2,7 millioner år siden ble isdekt året rundt.Gerald H. Haug, Andrey Ganopolski, Daniel M. Sigman, Antoni Rosell-Mele, George E. A. Swann, Ralf Tiedemann, Samuel L. Jaccard, Jörg Bollmann, Mark A. Maslin, Melanie J. Leng & Geoffrey Eglinton (2005): North Pacific seasonality and the glaciation of North America 2.7 million years ago,Nature 433: 821-825, doi:10.1038/nature03332, Received 18 October 2004, Accepted 30 December 2004 Rundt 5,6 millioner år BP begynte Panamaeidet å lukkes, noe som fikk stor betydning for havstrømmene. Blant annet oppsto Golfstrømmen og luftfuktigheten i Arktis økte – «råstoffet» for nedisningen.Gerald H. Haug & Ralf Tiedemann (1998): Effect of the formation of the Isthmus of Panama on Atlantic Ocean thermohaline circulation, Nature 393: 673-676, doi:10.1038/31447, Received 28 July 1997, Accepted 14 April 1998

 Inneværende istids struktur
miniatyr|upright=2.0|Rekonstruert temperaturkurve for de siste fem millioner år.Lisiecki og Raymo (2005) konstruerte kurven ved å kombinere målinger fra 57 sedimentkjerner fra ulike steder på jorda. Kurven uttrykker endringer av en oksygenisotop (δ18O) i bentniske foraminifera som er en proxy for den totale mengden breis på kloden og dermed indirekte for temperaturen.Lisiecki, L. E., og M. E. Raymo (2005), «A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records», Paleoceanography, 20, PA1003, ; data: . 40 000 og 100 000 års syklusene er markert med «41 kyr» og «100 kyr cycle».
Den pågående istida inneholder relativt varme og ekstremt kalde mellomfaser. Kuldeperiodenekjennetegnes av massive breframstøt (glasialer) og varer omtrent 90 000 år, mens de varme (interglasialene) bare har en varighet på rundt 15 000 år. De varme periodene starter ganske brått etterfuglt av en gradvis nedkjøling. Klimaendringene forløper dessuten sjelden jevnt, men foregår med brå forandringer og retningsskift.

En full syklus fra en varmetid til den neste har de siste 600 000 til 800 000 årene vart i overkant av 100 000 år. For 2,7 millioner år til omtrent 700 000 år BP varte en syklus bare rundt 40 000 år. Dette antas å skyldes at jordas aksehelning preseser med omtrent samme periode. 100 000 års syklusene kommer framfor alt av jordbanens nåværende eksentrisitet. Hvorfor varigheten på syklusene endret seg er ikke entydig avklart.

Den inneværendegående «etteristiden» i den geologiske tidsskalaen holocen, er en varm periode i en global istid som så langt har vart i 11 600 år. Liksom i andre varme mellomperioder er klimaet relativt kjølig med isdekke i polområdene og høyere fjellområder. Breene trekker seg likevel tilbake fra de midlere breddegrader og  klimaet blir mer moderat, særlig med mildere vintre.

Om atmosfærens konsentrasjon av CO2 hadde vært «normal» (ikke over 240 ± 5 ppmvparts per million volume) burde inneværende mellomistid gå mot slutten om anslagsvis 1 500 år. I vår tid er CO2-innholdet i atmosfæren 391.8 ppmv, og med et slikt nivå er det  vanskelig å få til en ny istid selv om dagens solinnstråling er lavere enn den var ved slutten av forrige istid. En annen konsekvens av det høye CO2er at selv ikke isframstøt eller andre forandringer som skjer når istider starter opp vil kunne dempe effekten av menneskeskapt global oppvarming.P. C. Tzedakis, J. E. T. Channell, D. A. Hodell, H. F. Kleiven og L. C. Skinner: «Determining the natural length of the current interglacial»,  Nature Geoscience (2012), doi:10.1038/ngeo1358, se referat på norsk: «Når kommer neste istid?» , bjerknes.uib.no

 Istidas årsaker 
For tiden antas det at den lange, gradvise nedkjølingen siden eocen framfor alt skyldes endringer på jorda selv, mens de kortvarige klimasvingningene best lar seg forklare som periodiske endringer av jordbaneparametrene og/eller solaktiviteten.

Å finne årsakene til de sykliske kalde og varme periodene hører til paleoklimatologiens viktigste og mest spennende utfordring. Sentrale navn er James Croll og Milutin Milanković som begge videreutviklet Joseph-Alphonse Adhémars ideer om at endringer i jordbanegeometrien forårsaker de gjenvendende kuldeperiodene.

 Årsaker på jorda 
Platetektoniske prosesser – det vil si forskyvninger av kontinentalplatene – gav hovedimpulsen til den allmenne avkjølingen som skjedde i paleogen og neogen.

 Åpning og lukking av havstrekninger 
Havstrømmene er viktige for varmetransporten på jorda og dersom bevegelser av kontinentalplatene fører til at havstrekninger åpnes eller lukkes, vil det kunne få store konsekvenser for klimaet.

I eocen var havstrømmene rundt Antarktika forbundet med ekvator slik at varmere vannmasser nådde kontinentet og varmet det opp, men i oligocen  drev Australia og senere Sør-Amerika vekk fra Antarktis. Med åpningen av Tasmanstredet og Drakestredet var kontinentet geografisk isolert, og en kald antarktisk sirkumpolar havstrøm startet opp som hindret varmt overflatevann i å trenge ned til kysten av Antarktika. Nedkjølingen av Antarktis var i gang og for omkring 35 millioner begynte iskappen å danne seg over kontinentet.

For 4,2 til 2,4 millioner år dannet landbrua mellom Nord- og Syd-Amerika seg slik at varme vannstrømmer ble dirigert nordover. Den nye Golfstrømmen varmet først opp den nordlige halvkulen, men sendte samtidig fuktighet nordover, og etter at temperaturen falt igjen, begynte innlandsis å legge seg over Grønland, Nord-Amerika og Nord-Europa.

 Fjellkjedenes rolle 
I yngre tertiær (neogen) førte kolliderende kontinentalplater til øket fjellkjedefolding. De nye foldefjellene, som for eksempel Alpene, Rocky Mountains og Himalaya, endret sirkulasjonsmønsteret i atmosfæren slik at fuktighet ble transportert dit den bidro til nedising av store deler av den nordlige halvkulen. Det dannet seg også breer i de nye høyfjellene.

En teori gir Tibet en sentral posisjon ved å forutsette at området har vært nesten fullstendig nediset.Kuhle, M. (1998): Reconstruction of the 2.4 Million qkm Late Pleistocene Ice Sheet on the Tibetan Plateau and its Impact on the Global Climate. Quaternary International 45/46, 71–108 (Erratum: Vol. 47/48:173–182 (1998) included)Kuhle, M. (2004): The High Glacial (Last Ice Age and LGM) ice cover in High and Central Asia. Development in Quaternary Science 2c (Quaternary Glaciation – Extent and Chronology, Part III: South America, Asia, Africa, Australia, Antarctica, Eds: Ehlers, J.; Gibbard, P. L.), 175–199 Jordas merkbart høyere albedo resulterte i en betydelig nedkjøling.Lehmkuhl, F. (1998): Extent and spatial distribution of Pleistocene glaciations in Eastern Tibet – Quaternary International 45/46:123–134. At Tibet skulle ha opplevd en isolerte nedising blir delvis avvist, men at endringer av snødekkets varighet førte til endret albedo er udiskutabel.

 Andre jordiske årsaker  
I kritt og paleogen var det mer vulkanaktivitet enn i neogen og kvartær. Siden vulkanutbrudd frigjør store mengder CO2 var CO2-innholdet i atmosfæren langt høyere enn nå, og jorda langt sterkere påvirket av drivhuseffekten.

 Astronomiske årsaker 
 Jordbanegeometri 
miniatyr|Jordas aksehelning er i vår tid omtrent 23,5° på solbaneplanet, men aksen preseserer med en periode på ca. 25 800 år. Vinkelen har betydning for klimaet.
Sola, jorda og månens gjensidige gravitasjonskrefter forårsaker at formen på jordbaneellipsen varierer med en periode på omtrent 100 000 år,  jordaksens vinkel på omløpsbanen med en periode på omtrent 40 000 år og jevndøgnene med en periode på 25 780 år (presesjon). Gjennom disse såkalte milanković-syklusene forandrer fordelingen av solenergi på jordoverflaten seg periodisk.

Ifølge den tysk-russiske metereologen Wladimir Köppen har kalde somre større betydning for at klimaet forverres enn kalde vintre har. Inspirert av Köppen formulerte Milutin Milanković en hypotese om at kuldeperioder alltid opptrer når sommerinnstrålingen er minimal på høye breddegrader.I Der Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitproblem, 1941 Milanković søkte dermed etter istidenes årsak der virkningen av dem er som størst, dvs på høye breddegrader. Variasjonene i jordbaneparametrene (Milanković-syklusen) var utløsere og grensebetingelser, men virkningen ble forsterket av andre faktorer, som den påvirkning på havstrømmene som fordelingen av de tektoniske platene har.G. Haug, R. Tiedemann und R. Zahn (2002): Vom Panama-Isthmus zum Grönlandeis, Spektrum der Wissenschaft Dossier 1/2002, 50–52 I tillegg var CO2innholdet i atmosfæren tett sammenkoplet med temperatursvingningene, slik forskjellige undersøkelser av isborekjerner fra Antarktis og Grønland viser.en nyere undersøkelse om de siste 800 000 årene: Dieter Lüthi, Martine Le Floch, Bernhard Bereiter, Thomas Blunier, Jean-Marc Barnola, Urs Siegenthaler, Dominique Raynaud, Jean Jouzel, Hubertus Fischer, Kenji Kawamura og Thomas F. Stocker (2008): High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000–800,000 years before present, i: Nature, Vol. 453, s. 379–382, online I henhold til disse skal nedgangen i konsentrasjonen av drivhusgassen CO2 (sammen med metan og dinitrogenoksid) stå for ca en tredjedel av temperaturforandringene mellom varme og kalde perioder,IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I:  The Science of Climate Change , 6.4.1 og figure 6.5 i henhold til en nyere så mye som halvparten.Hansen, J. et al. (2008): Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim? Andre positive feedbackprosesser, som is-albedo-tilbakekoplingen, vegetasjonsdekket og endringer i atmosfærens vanndampinnhold spilte også en rolle. Svingninger innen glasialtidene, de såkalte stadialer og interstadialer, antas å ha sammenheng med tilbakekoplingseffekter fra den den termohaline sirkulasjonen.

 Solas aktivitetssykluser 
I den siste glasialtiden var det 23 kraftige klimaomslag med stigning av lufttemperaturen med opp mot tolv grader over Nord-Atlanteren. Disse Dansgaard-Oeschger-hendelsene opptrådte stort sett med 1 470 års mellomrom og forsøkes forklart med to kjente aktivitetssykluser på sola som opptrer hvert 87. og 210. år. Etter 1 470 år har 210-års syklusen opptrådt sju ganger og  86,5-års syklusen sytten ganger.Holger Braun, Marcus Christl, Stefan Rahmstorf u. a.: «Possible solar origin of the 1,470-year glacial climate cycle demonstrated in a coupled model» i Nature. Vol. 438. 2005, s. 208–211.   I dagens interglasial opptrer ikke D-O-hendelsene mer, da svingningene i solaktiviteten har vært for svake til å forstyrre de siste 10 000 årenes stabile atlanterhavsstrømmer.  Gerard C. Bond har framsatt en hypotese om at sammenlignbare, mindre voldsomme klimasykluser som Bond-hendelser kan være fortsettelsen av D-O-hendelsene inn i holocen. 

 Referanser 

 Litteratur 
 Edmund Blair Bolles: Eiszeit. Wie ein Professor, ein Politiker und ein Dichter das ewige Eis entdeckten. Argon, Berlin 2000, ISBN 3-87024-522-0 (vitenskapshistorie, spesielt om Louis Agassiz, Charles Lyell og Elisha Kent Kane)
 J. Ehlers & P.L. Gibbard: The extent and chronology of Cenozoic global glaciation. Quaternary International, 164-165, 6-20. 2007. 
 Wolfgang Fraedrich: Spuren der Eiszeit – Landschaftsformen in Europa. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-61110-X
 Hansjürgen Müller-Beck: Die Eiszeiten. Naturgeschichte und Menschheitsgeschichte. Beck, München 2005, ISBN 3-406-50863-4 (kort innføring)
 Josef Klostermann: Das Klima im Eiszeitalter. Schweizerbart, Stuttgart 1999, ISBN 3-510-65189-8
 T. Litt im Auftrag der Deutschen Stratigraphischen Kommission 2007 (red.): Stratigraphie von Deutschland - Quartär. I: Eiszeitalter und Gegenwart/Quaternary Science Journal vol. 56 No. 1/2, E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele und Obermiller), Stuttgart,  
 William Ruddiman: Earth’s climate, past and future. New York 2002, ISBN 0-7167-3741-8
 Christian-Dietrich Schönwiese: Klima im Wandel. Tatsachen, Irrtümer, Risiken. Deutsche Verlagsanstalt, Stuttgart 1992, ISBN 3-421-02764-1
 Roland Walter: Erdgeschichte – Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. 5. opplag. Walter de Gruyter, Berlin/New York 2003, ISBN 3-11-017697-1

 Eksterne lenker 
 NASA Earth Observatory Paleoclimatology (allmenn informasjon om paleoklima)
 National Oceanic and Atmospheric Administrations paleoklima-program 
 Subcommission on Quaternary Stratigraphy (global korrelasjonstabell for kvartærtiden)
 Deuqua – Deutsche Quartärvereinigung e. V.

Kategori:Kuldeanomalier