Earth’s Climate – Past and Future (third Edition) – H10-
15
William F. Ruddiman
H10: Insolation Control of Ice Sheets
Pas sinds laatste 3 miljoen jaar ijskappen op noordelijk halfrond.
Wat bepaalt de omvang van ijskappen? – Niet alleen neerslag en koude, maar ook zomers koel
genoeg om afsmelten te beperken. Ablatie (vermindering) of accumulatie (aanwas van ijs). Let op:
koude lucht kan minder vocht vasthouden, dus extreem lage temperaturen zorgen voor weinig
aanwas van ijs. Smelten door inkomend zonlicht, voelbare of latente warmte dat wordt aangevoerd
en het afkalven van ijskappen in ijsbergen die wegdrijven en smelten.
De massabalans van het ijs is onder de -20 oC positief hoewel de aangroei klein is door de lage
temperatuur (weinig vocht). Meer aangroei van het ijs tussen de -15 oC en -10 oC doordat er meer
neerslag kan vallen. Boven de -10 oC slaat de balans om naar negatief. De grens tussen positief en
negatief noemen we de equilibriumlijn.
De invloed van de aardbanen op ijskappen, de Milankovitch
Theorie – Welk seizoen is het meest belangrijk voor de omvang
van de ijskappen? Winter lijkt het meest voor de hand liggend
maar is het niet. In de poolgebieden is altijd sprake van weinig
insolatie en lage temperaturen. Zomer is van invloed; hogere
temperaturen laten het ijs immers
smelten. Milankovitch toonde in de
Milankovitch Theorie aan dat de
inzonning/insolatie van grote invloed is
op de temperaturen in de poolgebieden.
Hij bewees dat ijs aangroeide in perioden
dat de zomer insolatie minder was.
Vooral de obliquiteit of kanteling van de aarde is van belang. Daarnaast de
afstand tot de zon (perihelium, dichtbij, meer insolatie en hogere
temperaturen). Vooral rond 65oNB groeit ijs het eerst aan en smelt het eerst
weg. De hoeveelheid zonlicht kan door de variabelen met 12% verschillen.
Noordelijk Halfrond, de geschiedenis van de ijskappen – Bewijs komt vooral van de oceanen.
IJskap geschiedenis: δ18O bewijs – IJskappen laten sediment
achter dat till heet. Onbruikbaar om het verleden te
reconstrueren, elke nieuwe glaciaal vernietigd de vorige
afzettingen. Informatie over glacialen komt van onverstoorde
sedimentlagen in de diepe oceaan. Twee indicatoren: 1) door
ijs gevormd puin en 2) δ18O-gegevens uit schelpen van
foraminiferen. Deze bieden een kwantitatieve meting van de
gecombineerde effecten van veranderingen in ijsvolume en
de temperatuur van het oceaanwater. Later werd bewijs
geleverd dat er een vertraagde relatie is tussen de δ 18O-
metingen en de Milankovitch cycli. Hogere δ18O-waarden
geven bewijs van meer ijskappen op land en lagere diepzee-
temperaturen. De trend zoals hiernaast te zien is (witte lijn) is
dat er een geleidelijke afkoeling plaatsvind met meer ijs en
lagere oceaantemperaturen. Vanaf 2,75 miljoen jaar geleden
, is er ook bewijs van puin, afgezet door ijskappen op de bodem van de oceanen. IJskappen vormden
zich in perioden van lage zomerinsolatie (41 000 jaar interval) en in perioden van meer insolatie weer
verdwenen ze weer. Een ‘beëindiging’ (termination) is een abrupte smelt van ijskappen in de laatste
0,6 miljoen jaar. Heeft zich zes keer voorgedaan.
Uit de δ18O-signalen blijkt dat de ijskappen tijdens de lange geschiedenis van de ijstijd op het
noordelijk halfrond hebben gefluctueerd in omloopcycli van ongeveer 23.000 jaar, 41.000 jaar en
100.000 jaar. Helaas bevatten deze δ18O-signalen ook een temperatuuroverdruk die het moeilijk
maakt de werkelijke omvang van de ijskappen te bepalen. Daarom is onafhankelijk bewijs nodig om
te bevestigen dat de δ18O-signalen een redelijk nauwkeurige geschiedenis van het ijsvolume
opleveren.
Bevestigen van ijsvolume veranderingen; koraalriffen en zeespiegel – Koraal groeit in helder en
ondiep water. Koraal fungeert als peilstokjes. Radiometrisch verval van koraal is meetbaar en
daarmee dateerbaar in de laatste honderdduizenden jaren. En dan te vergelijken met de δ 18O-
metingen. In Bermuda vinden we fossiel koraal 6 meter boven zeeniveau. Een bewijs van een hogere
zeespiegel 125 000 jaar terug. En bewijs van de enige periode dat er minder landijs was dan nu in de
laatste 150 000 jaar.
Koraalriffen die gedurende de laatste 150.000 jaar zijn gevormd, bevestigen dat het δ 18O-signaal een
redelijke proxy is voor de omvang van de ijskap. De leeftijden van de meest prominente δ 18O-minima
komen overeen met de leeftijden van de koraalriffen die gevormd zijn tijdens hoge standen van de
zeespiegel als gevolg van het smelten van de ijskappen, en de amplitudes van de veranderingen van
de zeespiegel die aan de hand van de riffen worden geschat, komen overeen met de relatieve
veranderingen van het ijsvolume die uit het δ 18O-signaal worden afgeleid.
Is de theorie van Milankovitch het complete antwoord? – Pas na zijn dood kwam er meer bewijs
voor meerdere glacialen en interglacialen. De langzame
afkoeling en de toename van δ18O-waarden heeft
Milankovitch nooit geweten. The lange termijn ontwikkeling
van ijskappen is het gevolg van interactie tussen twee
factoren; cyclische veranderingen in zomerse insolatie
welke korte termijn veranderingen in ijsbedekking
veroorzaken en een geleidelijke afkoeling van de aarde die
is te zien aan een langzaam veranderende ‘ijstijddrempel’.
IJs groeit aan wanneer de zomerse insolatie onder deze
drempelwaarde valt en smelt wanneer de waarde van zomerinsolatie erboven komt.
Preglaciale / pre-ijstijd fase – Geen ijstoename. Insolatie steeds boven de ijstijddrempel.
Kleine IJstijd fase (2,75 tot 0,9 miljoen jaar geleden) – IJs groeit aan gedurende zomerse insolatie
minima en smelt weer af gedurende zomerse insolatie maxima. Wereldwijde afkoeling veranderde
de positie van de evenwichtslijndrempel.
Grote IJstijd fase (0,9 miljoen jaar gelden tot heden) – IJs blijft gedurende zwakkere zomerse
insolatie en smelt alleen nog wanneer er langere perioden van maximale waarden aan insolatie zijn.
Wereldwijde afkoeling ging door, dus de grenslijn van de ijstijd werd verschoven ten opzichte van de
insolatiecurve. De omstandigheden waren gunstig voor ijsaccumulatie in plaats van ablatie. IJskappen
verdwenen niet meer.
Review questions
1. Wat is de equilibriumlijn en waarom is deze belangrijk?
2. Waarom zijn ijskappen op het noordelijk halfrond waarschijnlijk meer gevoelig voor
veranderingen in de insolatie dan het ijs op Antarctica?
3. Waarom zit er een grote vertraging tussen het aangroeien of afsmelten van ijskappen en de
veranderingen in insolatie?
15
William F. Ruddiman
H10: Insolation Control of Ice Sheets
Pas sinds laatste 3 miljoen jaar ijskappen op noordelijk halfrond.
Wat bepaalt de omvang van ijskappen? – Niet alleen neerslag en koude, maar ook zomers koel
genoeg om afsmelten te beperken. Ablatie (vermindering) of accumulatie (aanwas van ijs). Let op:
koude lucht kan minder vocht vasthouden, dus extreem lage temperaturen zorgen voor weinig
aanwas van ijs. Smelten door inkomend zonlicht, voelbare of latente warmte dat wordt aangevoerd
en het afkalven van ijskappen in ijsbergen die wegdrijven en smelten.
De massabalans van het ijs is onder de -20 oC positief hoewel de aangroei klein is door de lage
temperatuur (weinig vocht). Meer aangroei van het ijs tussen de -15 oC en -10 oC doordat er meer
neerslag kan vallen. Boven de -10 oC slaat de balans om naar negatief. De grens tussen positief en
negatief noemen we de equilibriumlijn.
De invloed van de aardbanen op ijskappen, de Milankovitch
Theorie – Welk seizoen is het meest belangrijk voor de omvang
van de ijskappen? Winter lijkt het meest voor de hand liggend
maar is het niet. In de poolgebieden is altijd sprake van weinig
insolatie en lage temperaturen. Zomer is van invloed; hogere
temperaturen laten het ijs immers
smelten. Milankovitch toonde in de
Milankovitch Theorie aan dat de
inzonning/insolatie van grote invloed is
op de temperaturen in de poolgebieden.
Hij bewees dat ijs aangroeide in perioden
dat de zomer insolatie minder was.
Vooral de obliquiteit of kanteling van de aarde is van belang. Daarnaast de
afstand tot de zon (perihelium, dichtbij, meer insolatie en hogere
temperaturen). Vooral rond 65oNB groeit ijs het eerst aan en smelt het eerst
weg. De hoeveelheid zonlicht kan door de variabelen met 12% verschillen.
Noordelijk Halfrond, de geschiedenis van de ijskappen – Bewijs komt vooral van de oceanen.
IJskap geschiedenis: δ18O bewijs – IJskappen laten sediment
achter dat till heet. Onbruikbaar om het verleden te
reconstrueren, elke nieuwe glaciaal vernietigd de vorige
afzettingen. Informatie over glacialen komt van onverstoorde
sedimentlagen in de diepe oceaan. Twee indicatoren: 1) door
ijs gevormd puin en 2) δ18O-gegevens uit schelpen van
foraminiferen. Deze bieden een kwantitatieve meting van de
gecombineerde effecten van veranderingen in ijsvolume en
de temperatuur van het oceaanwater. Later werd bewijs
geleverd dat er een vertraagde relatie is tussen de δ 18O-
metingen en de Milankovitch cycli. Hogere δ18O-waarden
geven bewijs van meer ijskappen op land en lagere diepzee-
temperaturen. De trend zoals hiernaast te zien is (witte lijn) is
dat er een geleidelijke afkoeling plaatsvind met meer ijs en
lagere oceaantemperaturen. Vanaf 2,75 miljoen jaar geleden
, is er ook bewijs van puin, afgezet door ijskappen op de bodem van de oceanen. IJskappen vormden
zich in perioden van lage zomerinsolatie (41 000 jaar interval) en in perioden van meer insolatie weer
verdwenen ze weer. Een ‘beëindiging’ (termination) is een abrupte smelt van ijskappen in de laatste
0,6 miljoen jaar. Heeft zich zes keer voorgedaan.
Uit de δ18O-signalen blijkt dat de ijskappen tijdens de lange geschiedenis van de ijstijd op het
noordelijk halfrond hebben gefluctueerd in omloopcycli van ongeveer 23.000 jaar, 41.000 jaar en
100.000 jaar. Helaas bevatten deze δ18O-signalen ook een temperatuuroverdruk die het moeilijk
maakt de werkelijke omvang van de ijskappen te bepalen. Daarom is onafhankelijk bewijs nodig om
te bevestigen dat de δ18O-signalen een redelijk nauwkeurige geschiedenis van het ijsvolume
opleveren.
Bevestigen van ijsvolume veranderingen; koraalriffen en zeespiegel – Koraal groeit in helder en
ondiep water. Koraal fungeert als peilstokjes. Radiometrisch verval van koraal is meetbaar en
daarmee dateerbaar in de laatste honderdduizenden jaren. En dan te vergelijken met de δ 18O-
metingen. In Bermuda vinden we fossiel koraal 6 meter boven zeeniveau. Een bewijs van een hogere
zeespiegel 125 000 jaar terug. En bewijs van de enige periode dat er minder landijs was dan nu in de
laatste 150 000 jaar.
Koraalriffen die gedurende de laatste 150.000 jaar zijn gevormd, bevestigen dat het δ 18O-signaal een
redelijke proxy is voor de omvang van de ijskap. De leeftijden van de meest prominente δ 18O-minima
komen overeen met de leeftijden van de koraalriffen die gevormd zijn tijdens hoge standen van de
zeespiegel als gevolg van het smelten van de ijskappen, en de amplitudes van de veranderingen van
de zeespiegel die aan de hand van de riffen worden geschat, komen overeen met de relatieve
veranderingen van het ijsvolume die uit het δ 18O-signaal worden afgeleid.
Is de theorie van Milankovitch het complete antwoord? – Pas na zijn dood kwam er meer bewijs
voor meerdere glacialen en interglacialen. De langzame
afkoeling en de toename van δ18O-waarden heeft
Milankovitch nooit geweten. The lange termijn ontwikkeling
van ijskappen is het gevolg van interactie tussen twee
factoren; cyclische veranderingen in zomerse insolatie
welke korte termijn veranderingen in ijsbedekking
veroorzaken en een geleidelijke afkoeling van de aarde die
is te zien aan een langzaam veranderende ‘ijstijddrempel’.
IJs groeit aan wanneer de zomerse insolatie onder deze
drempelwaarde valt en smelt wanneer de waarde van zomerinsolatie erboven komt.
Preglaciale / pre-ijstijd fase – Geen ijstoename. Insolatie steeds boven de ijstijddrempel.
Kleine IJstijd fase (2,75 tot 0,9 miljoen jaar geleden) – IJs groeit aan gedurende zomerse insolatie
minima en smelt weer af gedurende zomerse insolatie maxima. Wereldwijde afkoeling veranderde
de positie van de evenwichtslijndrempel.
Grote IJstijd fase (0,9 miljoen jaar gelden tot heden) – IJs blijft gedurende zwakkere zomerse
insolatie en smelt alleen nog wanneer er langere perioden van maximale waarden aan insolatie zijn.
Wereldwijde afkoeling ging door, dus de grenslijn van de ijstijd werd verschoven ten opzichte van de
insolatiecurve. De omstandigheden waren gunstig voor ijsaccumulatie in plaats van ablatie. IJskappen
verdwenen niet meer.
Review questions
1. Wat is de equilibriumlijn en waarom is deze belangrijk?
2. Waarom zijn ijskappen op het noordelijk halfrond waarschijnlijk meer gevoelig voor
veranderingen in de insolatie dan het ijs op Antarctica?
3. Waarom zit er een grote vertraging tussen het aangroeien of afsmelten van ijskappen en de
veranderingen in insolatie?
