Ледяные шрамы рассказали о невидимых ветрах: как айсберги выцарапали историю климата на дне Великих озер

Когда речь заходит о впечатляющих ледяных просторах, вспомните Лаврентийский ледяной щит. Этот ледяной исполин покрывал большую часть Канады и север Соединенных Штатов тысячи лет назад и оставил на своем пути ледниковые озера и айсберги по мере отступления. Теперь исследователи изучили следы, оставленные некоторыми из этих айсбергов, чтобы определить характер ветров, порожденных Лаврентийским ледяным щитом. Понимание таких палеоветров может пролить свет на то, как древние массивы льда влияли на глобальные погодные условия, предположили авторы в статье, недавно опубликованной в журнале Geology.

Странные траншеи в ландшафте

Несколько лет назад Шон Грейсинг анализировал данные лидара. Он использовал наблюдения, которые показывают контуры ландшафта так, словно с него сняли всю растительность, чтобы искать небольшие морены в штате Нью-Йорк. Но его поиски вскоре выявили множество необычных — и неожиданных — черт рельефа. «Я начал находить все эти странные траншеи», — рассказал Грейсинг, специалист по наукам о Земле из Университета штата Нью-Йорк в Буффало.

В итоге Грейсинг изменил направление исследований и занялся картированием этих загадочных объектов, зафиксировав более 3000 из них на территории Мичигана, Нью-Йорка, Пенсильвании, Огайо, Онтарио и Квебека. Длина самой протяженной траншеи достигала 11 километров, но большинство имело длину в несколько сотен метров. Их глубина варьировалась от менее чем метра до примерно 5 метров.

Грейсинг и его научный руководитель, геолог Джейсон Брайнер, пришли к выводу, что перед ними — борозды, оставленные айсбергами, которые скребли по дну озер. Источником всего этого льда служил Лаврентийский ледяной щит, который откалывал айсберги и создавал ледниковые озера по мере своего отступления в позднем плейстоцене.

Есть лед — будет ветер

Порывы ветра, которые приводили в движение эти айсберги, скорее всего, исходили от самого ледяного щита, заключили Грейсинг и Брайнер. Крупные ледяные щиты способны создавать собственные ветровые режимы: воздух поблизости охлаждается и создает зону высокого давления, движущуюся вниз по щиту. Добавьте сюда эффект вращения Земли — и вы получите ветры, дующие в направлении по часовой стрелке, то есть антициклонические. «В позднем плейстоцене Лаврентийский ледяной щит порождал этот колоссальный антициклонический ветровой режим, который влиял на большую часть Северной Америки», — объяснил Грейсинг.

Грейсинг и Брайнер обнаружили, что в среднем айсберговые борозды имели подавляюще западно-юго-западную ориентацию. А отыскав особенно хорошо сохранившиеся борозды, которые заканчивались песчаным валом в том месте, где айсберг начинал всплывать, команда смогла определить и направление движения — айсберги двигались на запад. Иными словами, ветры, которые их толкали, были восточными.

Дополнительные доказательства существования восточных ветров от Лаврентийского ледяного щита запечатлены в таких формах рельефа, как песчаные дюны и косы. Дюны на границе между Нью-Йорком и Онтарио, например, имеют ориентацию примерно 240°, показали Грейсинг и Брайнер. А косы в Мичигане фиксируют устойчивые ветры с востока и юго-востока, как было установлено в предыдущих работах. «Нам повезло, что есть и другие индикаторы ветров», — заметил Грейсинг.

Ветры вчера, сегодня и завтра

Затем Грейсинг и Брайнер разделили свои образцы борозд на приблизительные возрастные группы, основываясь на их различном расположении в бассейнах Великих озер. Эта работа позволила команде проследить, меняли ли ветры Лаврентийского ледяного щита направление с течением времени. Восточные ветры господствовали на протяжении тысячелетий, заключили исследователи. «Когда мы разделяем борозды по озерным стадиям, на каждой отдельной стадии они ориентированы в одном и том же направлении», — сказал Грейсинг.

Эти ледяные шрамы представляют собой самую длинную летопись антициклонических ветров Лаврентийского ледяного щита, отметила команда. Климатические модели предполагали существование таких долгоживущих ветров, но теперь появились данные, подтверждающие это утверждение. «Теперь у нас есть доказательства, высеченные в ландшафте», — подчеркнул Грейсинг.

Об относительно ветрах прошлого, которые, в свою очередь, влияли на температуру и режим осадков, известно сравнительно мало, отметила Джессика Конрой, специалист по наукам о Земле из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне, не принимавшая участия в исследовании. «Это действительно важная точка данных». Идея использовать айсберговые борозды в качестве флюгеров — новаторская, добавил Рэнди Шетцл, геоморфолог из Университета штата Мичиган в Ист-Лансинге, также не участвовавший в работе. «Я считаю, это фантастическое применение».

Что это значит для нас сегодня

Работа Грейсинга и Брайнера интересна не только как окно в плейстоцен. Она напоминает о том, насколько сильно крупные ледяные массивы способны перекраивать атмосферную циркуляцию — не только над собой, но и над обширными прилегающими территориями. Сегодня, когда Гренландский и Антарктический ледяные щиты стремительно теряют массу из-за изменения климата, понимание того, как древние льды управляли ветрами, может помочь климатологам точнее предсказать, как изменится глобальная погодная машина по мере их сокращения. По сути, каждое озерное дно, хранящее борозды айсбергов, — это страница в архиве, который только начинают читать.

При подготовке статьи использованы публикация в журнале Geology, данные лидарной съемки, предоставленные Университетом штата Нью-Йорк в Буффало, а также комментарии исследователей из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Университета штата Мичиган.