Tibeto plokščiakalnio atsiradimas ir Azijos klimato dinamika

168 views
Skip to first unread message

Andrej S

unread,
Jul 8, 2010, 6:15:42 AM7/8/10
to G-mokslai
   Apytiksliai prieš 50 milijonų metų Indijos kontinentas susidūrė su Azijos kontinentu. Tai davė pradžią aukščiausiems Žemės kalnams Himalajams bei tuoj pat už jų esančiam didžiausiam pasaulyje Tibeto plokščiakalniui. Indijos kontinentinė pluta yra sena, šalta ir todėl labai atspari deformacijoms, todėl ji "įvažiavo" į jauną, karštą ir todėl silpną Pietų Azijos plutą, sutrumpinant ir sustorinant ją. Šie įvykiai, kaip manoma turėjo didelės įtakos kaip Pietų ir Pietryčių Azijos taip ir viso pasaulio klimatui.
   Platus ir aukštas Tibeto plokščiakalnis sudaro stiprias ribines sąlygas klimatui dviem paprastais būdais: visu pirma jis sudaro fizinį barjerą oro srautams ir visu antra jo įkaitintas paviršius stipriai iškreipia temperatūrinį atmosferos gradientą tiesiai virš jo. Paleoduomenų laiko eilutės rodo, kad tuo metu kai susidūrė Indija su Azija, bei išaugo Tibetas, pasikeitė musonų režimas Azijos kontinente. Taigi, šie du išvardyti mechanizmai galėjo/i veikti kaip kartu taip ir atskirai bei gali turėti skirtingą reikšmę klimatui.
   "Annual Review of Earth and Planetary Sciences" leidinyje išėjo Peter Molnar, William R. Boss, David S. Battisti  apžvalga, skirta būtent šiai problemai. Šie autoriai savo apžvalgoje nagrinėja geologinę Tibeto plokščiakalnio susidarymo istoriją, Pietų ir Rytų Azijos musonų dinamiką bei šių regionų paleoklimatinius duomenys, susiejant modelius, bei šiuolaikinius ir paleoklimatinius stebėjimus tarpusavyje.
   Pirmasis klausimas iškylantis nagrinėjamoje  problemoje yra tas, kada ir kokia seka iškilo Himalajai ir Tibeto plokščiakalnis? Remiantis plokščių tektoninėmis rekonstrukcijomis, mes galime sužinoti su dideliu patikimumu kada ir kurioje vietoje buvo nagrinėjami kontinentai praeityje. Pagal paskutinius tyrimų duomenys, nustatyta, kad paskutinė vandenyninė pluta buvusi priešais Indija, subdukavo į mantiją po Azija apytiksliai prieš 55 - 45 milijonus metų [ Prisegtas prie apžvalgos paveikslėlis iš straipsnio - Indijos_dreifas.jpg. Jis rodo Indijos kontinento padėtį skirtingais laikotarpiais žemės rutulio platumų ir ilgumų atžvilgiu, kur elipsoidai nurodo dviejų reprezantatyvių taškų padėties neapibrėžtumą (95 %) skirtingais laikotarpiais]. Šį laikotarpį galima skaityti dviejų kontinentinės plutos blokų susidūrimo pradžios data (taigi ir Himalajų su Tibeto plokščiakalniu vystymosi pradžia).
   Tačiau, pačią moderniųjų Pietų Azijos kalnynų iškilimo istorijos atkūrimą komplikuoja keli faktai. Visu pirma, Pietų Azijoje, dar prieš susiduriant jai su Indija egzistavo ganėtinai aukšti apie 4 km aukščio Andų tipo kalnai (po Azija subdukavo Indijos-Australijos plokštės vandenyninė pluta, kas sukėlė Azijos plokštės pakraštyje aktyvų magmatizmą, kuris ir buvo priš-Tibetinių kalnų susidarymo priežastimi). Apie tai byloja to laikotarpio gausios raukšlėtosios ir raukšlių-antstūmių zonos. Bet iki šiol nėra žinoma koks buvo to Andų tipo prieškolizinio kalnyno tikslus aukštis ir plotis, kad galima būtu jį nagrinėti, kaip topografinį elementą paleoklimatinėje sistemoje. Visu antra, kai Indija susidūrė su Azija, ji buvo apie 2,5 - 3 tūkst. km piečiau nei dabar yra. Kaip mini autoriai, Indijos judėjimas į šiaurę buvo absorbuotas kaip Azijos taip ir Indijos plutų susitraukimo. Susitraukus Indijos šiauriniam pakraščiui, atsirado Himalajų kalnai. Tuo tarpu susitraukus Pietų Azijai, atsirado platus Tibeto plokščiakalnis. Apskaičiuota, kad Indija per milijoną metų užvažiuoja ant Azijos apie 15-20 km, kas atitiktų Indijos indelį į bendrą 2,5 -3 tūkst. km susitraukimo intervalą apie 750 - 1000 km. Taigi, tuomet kai Tibetas pradėjo susidaryti, jis buvo apie 2 tūkst. km piečiau dabartinio Sibiro. Kiti tyrimai parodė, kad Tibetas ir Sibiras per nagrinėjamą 55 mln. metų laikotarpį priartėjo vienas prie kito (turima omeny tiek susitraukė plutos) apie 1700 + - 610 km. Tai, kaip teigia autoriai - tai byloja, kad Pietų Azijoje buvo apie 4 tūkst. km ilgio ir 200 - 400 km pločio (panašaus dydžio kaip dabartiniai Andai) prieškolizinis Andų tipo kalnynas, plytėjęs tarp 10 ir 20 šiaurės platumos (+ - 5 laipsniai platumos) ištįsęs rytų - vakarų kryptimi.
   Iškart po to kai susidūrė du kontinentai, įvyko stiprus Indijos judėjimo greičio sulėtėjimas ir plačios Azijos deformacijos (tame tarpe ir Tibeto augimo pradžia).  Pradžioje, kaip atsakas į susidūrimą su Indija, buvo iškelta virš 1km virš jūros lygio didžiulė Azijos teritorija tarp 20 ir 40 laipsnių šiaurės platumos. Šiuo metu nėra tikslios Tibeto susitraukimo eigos schemos, bet dauguma mokslininkų dirbančiu su šia problema, sutinka kad Rytinės ir Šiaurės rytinės Tibeto plokščiakalnio dalis susidarė po 15 - 10 milijonų metų prieš dabartį (įskaitant genetiškai susijusius Tian-Šanio, Mongolijos Altajaus ir Gobio Altajaus kalnynus). 
   Paleoaltimetriniai tyrimai kurie yra paremti d18O (santykio tarp 18O ir 16O izotopų) ir augalų lapų formos analizėmis, nustatyta, kad Pietinis Tibetas daug maž buvo dabartinio aukščio paskutinius 26 milijonus metų - Tibeto _kalnu _amzius _ir_ aukshtis.jpg. Tyrimai taip pat rodo, kad dabartinis Tibeto plokščiakalnis patyria izostazinį grimzdimą (t.y. jis prieš kokius 10 mln. metų galėjo būti vidutiniškai 0,5 km aukštesnis nei dabar). O pats iškilimas, kaip manoma yra susijęs su tuo, kad "litosferinės šaknis" sudarytos iš diorito nuskendo mažiau tankioje mantijoje ir jas pakeitė mažesnio tankio, dalinai išsilydžiusi ir karštesnė astenosfera.
   Nagrinėjant klimato veikimą šiame regione, reikia pažymėti, kad Pietų ir Pietryčių Azija pasižymi stipriai sezonišku, musoniniu klimatu. Egzistuoja lokalus musonai Indijoje, Indokinijoje ir Pietų Kinijos jūros regione, kurie apibūdinami kaip klasikiniai ciklonai susidarantis intratropinėje konvergencijos zonoje į šiaurę nuo pusiaujo, kur kritulių maksimumas matomas vasara. Autoriai mini, kad Rytų Azijos (Kinijos, Japonijos ir Korejos) ciklonianiai orai nėra tikrieji ciklonai, nes jie įvyksta kur kas toliau į šiaurę bei sukeliami oro frontų sistemų ir aukštuminių greitųjų srautų (angl. jet streams) o čia kritulių maksimumas matomas vėlyvąjį pavasarį ir ankstyvąją vasara. [ Galite pamatyti, kaip pasiskirsto krituliai Pietų ir Rytų Azijoje, priklausomai nuo metų dienos - Krituliai _Pietu _ir_Rytu _Azijoje.jpg. Mėlyna linija rodo 30 metų vidurkinius duomenys kiekviename regione, tuo tarpu pilka linija rodo 10 paskutinių metų individualius duomenys.]
   Pietų Azijos ciklonai, dabartyje kiekvienais metais prasideda ties pusiauju, virš Indonezijos salų lygiadienio metu. Vėliau, kritulių maksimumas migruoja toliau į šiaurę ir į vakarus, pradžioje į Indokinijos regioną o vėliau ir link pačios Indijos ir Pakistano liepos mėnesyje. [Prisegtame paveikslėlyje parodyta viršutinės troposferos temperatūra birželio mėnesį, bei podebesinės entropijos žemėlapis - Temperatura_ir_Entropija_liepa.jpg. Matoma, kad slėgio maksimumas, kuris apsprendžia kritulių intensyvumą, lokalizuojasi tuoj pat į pietus nuo Himalajų kalnų. Panašus dėsningumai matomi ir podebesinės entropijos žemėlapyje (entropijos pasiskirstymas apsprendžia, kur ir kiek stiprus vyks uraganai)]. Tuo tarpu Rytų Azijos "musonai" turi visiškai kitokią prigimtį. Šiame regione žiemos metu vyksta nors ir silpni bet pastovus lietus, ko nematoma Pietų Azijoje. Šie lietus yra sukeliami pastovių konverguojančių atmosferinių frontų. Vėliau pavasariais, susidaro didelis atmosferos frontas kuris juda į šiaurę. Be to šių frontų vystymasis kiekvienais metais priklausomas nuo Rytų Azijos greitosios aukštuminės srovės.
   Anksčiau buvo manyta, kad Tibeto plokščiakalnis turi didelę įtaką atmosferinei cirkuliacijai, kaip karšto oro šaltinis viršutinėje troposferoje. Tačiau modeliavimo ir stebėjimo duomenys rodo, kad didžiausią potencinę temperatūrą yra šiek tiek piečiau nei pats Tibeto plokščiakalnis, kas nurodo mažesnę jo reikšmę šiame atmosferos cirkuliacijos procese. Tačiau, pati topografija, kai rodo modeliavimo duomenys taip pat yra reikšminga, nes jei nebūtu toje vietoje masyvaus kalnyno, tuomet kritulių pikas stipriai susilpnėtu ir persistumtu labiau link pusiaujo. Vienas iš galimų mechanizmu, kaip Himalajai, Tibetas ir kiti Indijos plokščiakalniai veikia Pietų Azijos klimatą yra tas, kad jie fiziškai trukdo patekti šaltoms oro srovėms iš šiaurės į pietus.
   Kalbant apie Tibeto plokščiakalnio įtaką Rytų Azijos klimatui, autoriai nurodo, svarbiausią jo poveikį nagrinėjamam regionui, veikiant aukštumines greitąsias sroves, kurios pačios yra vieni svarbiausių faktorių nulemiančių Rytų Azijos kritulių kiekį. Kaip parodė tyrimai, Tibetas veikia Pietų Azijos klimatą analogiškai kaip ir Pietų Azijos atžvilgiu, ne tiesiogiai kaitindamas orus o veikdamas kaip fizinis barjeras meridianinėms oro srovėms. Tačiau kai kurie stebėjimo rezultatai rodo, kad šiokį tokį poveikį turi ir temperatūra virš Tibeto: per paskutinius 50 metų padidėjus Tibeto paviršiui pašiltėjus 1,8 C laipsnių, - padidėjo Meidžių atmosferinio  fornto prinešamų kritulių kiekiai (pagrindinis atmosferinis frontas nulemiantis Kinijos kritulius).
   Šias žinias apie Tibeto plokščiakalnio susidarymo eigą ir Pietų ir Rytų Azijos musonų veikimą dabartyje, galima apjungti su gausiais duomenimis apie praeities Azijos klimatą, norint nustatyti Tibeto plokščiakalnio įtaka šių regionų klimatui. Ryškiausios sąsajos tarp kalnodaros ir klimato šiame regione matomos 10 - 6 mln. metų prieš dabartį laikotarpyje. Tuomet vyko intensyvus Tibeto augimas bei tuo metu, pagal paleodirvožemius (jų d13C ir d18O izotopinius rodiklius), nustatytas ciklonų veiklos suintensyvėjimas Pakistane. Pagal paleontologinius duomenys, nustatyta, kad tuo metu šiame regione sumažėjo lapus skabančių ir padaugėjo žolę rupšnojančių žinduolių kiekiai, kas nurodo į medžių dominavimo pabaiga ir žolynų išsiplėtimą dėl sezoniškumo padidėjimo (tą patį rodo ir palinologiniai (žiedadulkių) tyrimai). Taip pat, stambus pokyčiai pastebėti ir giliuosiuose jūriniuose gręžiniuose Arabijos jūroje, kur pastebėta, kad apytiksliai prieš 10 mln. metų padidėjo šaltų vandens masių apvelingas, kuris veikiausiai buvo indukuotas musonų sustiprėjimo. [ Paleoaplinkų pokyčius laike galita pamatyti prisegtame paveikslėlyje iš straipsnio - Paleoapliku _rodykliai.jpg. Kiekvienas stačiakampis nurodo kaip keitėsi tam tikras paleoklimato rodiklis bėgant laikui (iš kairės į dešinę), kur vertikalios raudonos brūkšniuotos linijos atitinka 5 mln. metų laikotarpius. Matoma, kad klimatas stipriai pašaltėjo prieš 10 mln. metų. d18O rodiklis, kuo jis didesnis - tuo šaltesnis klimatas. Tą patį rodo ir plikasėkliai bei liosų nuogulos (smulkus smėlis)].
   Autorių manymu, šiuo metu Tibeto svarba Azijos ir bendrai, reikšmė pasaulio klimatui, nėra tokia aiški kokia ji atrodė dar prieš 15 metų. Veikiausiai Tibeto kaip "troposferos šiluminės pompos" vaidmuo yra nelabai svarbus ir jis daugiausia veikia klimatą ir ypač kritulių pasiskirstymą, kaip tiesiog fizinis barjeras.

Apie klimatologiją ir atmosferos evoliuciją G-moksluose:

   Planeta pergyvena patį šilčiausią dešimtmetį

   Futuroklimatologija: Atmosferos slėgio pokyčiai, kaip galimas "gelbėjimosį ratas" ateities biosferoje

   Didelis plioceno klimato jautrumas CO2 koncentracijų pasikeitimams ir dabartinių klimato pokyčių scenarijai

   Kodėl musų atmosferoje tiek daug deguonies? Heinrich D. Holland teorija.

    Jūros lygio kitimai paskutiniame tarpledynmetyje (125 Ka prieš dabartį) ir ateities scenarijai 

Nuorodos:

   Molnar Peter , William R. Boos, David S. Battisti. 2010. Orographic Controls on Climate and Paleoclimate of Asia: Thermal and Mechanical Roles for the Tibetan Plateau. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, Vol. 38: 77-102 - Straipsnis "Annual Review of Earth and Planetary Sciences" leidinyje apie Tibeto plokščiakalnio poveikį Azijos (ir visos Žemės) klimatui dabartyje ir praeityje.

--
AS
Indijos_dreifas.JPG
Tibeto_kalnu_amzius_ir_aukshtis.JPG
Krituliai_Pietu_ir_Rytu_Azijoje.JPG
Temperatura_ir_Entropija_liepa.JPG
Paleoapliku_rodykliai.JPG
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages