Geokronologi kuarter

Perubahan permukaan laut

Sejak awal 1970-an, alat utama untuk memahami perubahan volume es global, suhu, dan permukaan laut telah menjadi catatan isotop stabil oksigen yang diekstraksi dari fosil laut, batu kapur gua, dan inti es. Oksigen secara alami terjadi dalam tiga isotop: ¹⁶ O (99,763 persen), ¹⁷ O (0,0375 persen), dan ¹⁸ O (0,1995 persen). Oksigen ditemukan di semua organisme dan banyak mineral, termasuk aragonit dan kalsit yang membentuk cangkang mikrofosil laut seperti foraminifera. Isotop oksigen berguna untuk studi geologi karena laju penyerapan berbagai isotop oleh organisme laut tergantung pada suhu. Juga, komposisi isotop air laut diubah oleh penguapan dan presipitasi. Misalnya, karena lebih berat,¹⁸ O cenderung menguap; dengan demikian, uap akan menjadi "lebih ringan," diperkaya dengan ¹⁶ O, sedangkan air laut yang tersisa akan menjadi sedikit "lebih berat," seperti yang diperkaya pada ¹⁸ O. Selama periode gletser, "cahaya" es diasingkan di darat di gletser, sedangkan ¹⁸ O berkonsentrasi di lautan. Juga, dalam tahap glasial foraminifera membentuk cangkang mereka dalam kesetimbangan dengan air sekitar, sehingga rasio isotop oksigen dalam cangkang foraminifera secara langsung mewakili volume global es glasial. Ini pada gilirannya dapat dibaca sebagai catatan perubahan permukaan laut, karena air yang dibutuhkan untuk membuat lapisan es utama berasal dari laut. Namun, catatan isotop harus dikalibrasi untuk informasi independen dari garis pantai laut tanggal.

Australia: Periode Kuarter

The Pleistocene Epoch menempati sebagian besar Periode Kuarter, dengan pengecualian 11.700 tahun terakhir (yaitu, Holocene

Catatan perubahan volume es dalam isotop oksigen, dikalibrasi ke situs-situs di pulau-pulau samudera, menyiratkan bahwa pada puncak tahap glasial terbaru 18.000 tahun kalender yang lalu, permukaan laut sekitar 120 meter (390 kaki) lebih rendah dari hari ini. Rak kontinental dan bank lepas pantai saat ini terekspos, dan ada sekitar 18 persen lebih banyak tanah daripada yang ada sekarang, mengambil area yang sama dengan Eropa dan Amerika Selatan. Selama deglaciation, terutama untuk periode perubahan cepat antara 14.000 dan 6.000 tahun yang lalu, input terus menerus dari air lelehan glasial dan pulsa cepat sesekali menyebabkan banjir dataran rendah yang sekarang menjadi landas kontinen. Lembah sungai menjadi muara, seperti Chesapeake Bay di Amerika Utara, Río de la Plata di Amerika Selatan, dan Muara Gironde di Prancis, sementara beberapa di antaranya tergenang untuk tetap menjadi saluran rendah di landas kontinen, seperti Lembah Sungai Hudson di lepas dari Kota New York.

Beberapa landas kontinen membentuk jembatan darat antara daratan yang sekarang merupakan pulau atau benua yang terpisah. Yang paling penting dari semua ini adalah Asia dan Amerika Utara yang terhubung di tempat yang sekarang disebut Selat Bering. Jembatan darat serupa di Asia Tenggara menghubungkan atau setidaknya mempersempit saluran air antara Indonesia, Papua, dan Australia. Inggris terus menerus dengan benua Eropa di mana Selat Inggris hari ini. Jembatan darat semacam itu memungkinkan migrasi hewan dan tumbuhan selama dataran rendah, tetapi di lintang tinggi efek iklim dingin dan penyumbatan langsung oleh gletser dapat mengubah efektivitasnya. Sebuah teori yang telah lama dipegang adalah bahwa migrasi manusia ke Belahan Barat tertunda hingga 13.000 tahun yang lalu, ketika pengaturan yang menguntungkan dari Beringia (jembatan darat melintasi Laut Bering) dan sebuah koridor bebas es melalui Alaska terbentuk. Studi yang lebih baru menunjukkan bahwa migrasi manusia pertama ke Dunia Baru mungkin lebih awal dan melalui rute lain, termasuk dengan perahu, tetapi Beringia tidak diragukan lagi merupakan jalan raya bagi banyak hewan dan tanaman Pleistosen yang melintasi antara Amerika dan Asia.

Perubahan permukaan laut di masa depan telah diprediksi oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim. Ini didasarkan pada model komputer pemanasan global yang disebabkan oleh peningkatan jumlah gas rumah kaca di atmosfer Bumi. Model-model tersebut memperkirakan bahwa permukaan laut dapat naik dari 30 ke 100 cm (12 hingga 39 inci) pada abad berikutnya, yang mengganggu banyak jika tidak semua masyarakat pesisir. Yang bahkan lebih memprihatinkan, beberapa gletser utama dunia berbasis di laut, yaitu, mendarat di tanah di bawah permukaan laut. Perubahan permukaan laut dan iklim bisa menyebabkan Lapisan Es Antartika Barat melonjak ke laut dalam hitungan abad. Jika mencair (atau melayang), es Antartika Barat akan menyebabkan kenaikan lebih dari 6 meter (20 kaki) dari permukaan laut di seluruh dunia, membanjiri kota-kota besar seperti Miami, New Orleans, London, Venice, dan Shanghai. Lapisan Es Greenland berisi tentang volume yang sama, sedangkan Lapisan Es Antartika Timur mengandung cukup air untuk menaikkan permukaan laut sekitar 60 meter. Tampaknya, bagaimanapun, bahwa kedua lapisan es Greenland dan Antartika Timur secara inheren lebih stabil daripada Lapisan Es Antartika Barat.

Iklim Purba

Catatan terbaik perubahan iklim selama Kuarter adalah catatan isotop oksigen yang diambil dari inti laut dalam dan inti es gletser. (Lihat bagian Perubahan permukaan laut.) Catatan-catatan ini mewakili perubahan volume dan suhu es, dan itu mencerminkan proses global serta beberapa kondisi lokal. Mereka memberikan ukuran besarnya perubahan dan waktu siklus, yang kemudian dapat dikaitkan dengan urutan sedimen pada batas darat dan laut. Siklus kelembaban dan kekeringan dapat ditentukan dari tingkat danau, catatan serbuk sari, debu dalam inti es, dan pemodelan komputer.

Catatan isotop oksigen menunjukkan bahwa, selama tingkat glasial puncak Kuarter, KTT Greenland lebih dari 20 ° C (36 ° F) lebih dingin daripada sekarang. Stasiun Vostok, Antartika, mungkin telah turun 15 ° C (27 ° F) dari suhu tahunan rata-rata yang sangat dingin −55 ° C (−67 ° F). Ekstrem serupa diperkirakan terjadi pada dan di dekat lapisan es Pleistosen utama. Dari catatan serbuk sari dan fosil tumbuhan, rekonstruksi terminasi glasial terakhir di Eropa utara, Skandinavia, dan Amerika Utara menunjukkan suhu Juli 10–15 ° C (18–27 ° F) di bawah ini, serta kisaran yang sama untuk rata-rata tahunan suhu. Rekonstruksi perubahan di daerah tropis lebih kontroversial. Mikrofosil laut telah diinterpretasikan sebagai menunjukkan suhu hanya 1-2 ° C (2-4 ° F) lebih dingin daripada saat ini, sedangkan inti es dari gletser gunung di Andes tropis menyiratkan pendinginan 5-8 ° C (9–14 °) F). Kisaran yang terakhir ini sesuai dengan rasio strontium-kalsium dalam karang fosil. Teknik analisis kimia terbaru dari sedimen laut dalam menunjukkan pendinginan 2-3 ° C (4-5 ° F) di permukaan Pasifik tropis. Perbedaan ini mungkin tampak kecil, tetapi mereka memiliki implikasi penting untuk memahami proses sirkulasi laut dan atmosfer.