Con el fin de identificar y comprender la secuencia de eventos y los mecanismos involucrados
en las transiciones glaciales-interglaciares y el establecimiento de los posteriores períodos
interglaciares, es esencial mejorar nuestro entendimiento acerca de la variabilidad del clima y la
sensibilidad del océano en áreas clave como el Atlántico Norte a escalas de tiempo de alta
resolución. El Atlántico Norte es una región muy sensible a los cambios de las condiciones
climáticas durante terminaciones glaciares debido a su proximidad a las capas de hielo del
Hemisferio Norte. Por otra parte, el Atlántico Norte es una región de formación de aguas
profundas, lo cual es crítico en el ajuste del modo de la circulación meridional atlántica (AMOC).
Por tanto, cualquier perturbación en esta región es de importancia global. Reconstrucciones
climáticas del Atlántico Norte durante el último periodo interglacial (Estadio Isotópico Marino 5e,
en sus siglas en inglés, MIS 5e) revelan condiciones climáticas en común con las proyecciones que
los modelos climáticos predicen para el siglo 21, bajo la continua influencia humana y el aumento
de gases de efecto invernadero. Por tanto, el período MIS5e se considera un buen análogo para el
futuro calentamiento climático.
Esta tesis contribuye en este sentido con reconstrucciones climáticas de alta resolución que
muestran la variabilidad de la climatología superficial oceánica del Atlántico Norte durante el
actual (Holoceno) y el último (MIS5e) períodos interglaciares y sus respectivas previas
deglaciaciones (T1, T2): las secuencias MIS6-T2-MIS5e (150-105 ky) y MIS2-T1-Holoceno (25-0 ky)
secuencias. Los datos se generan a partir de muestras de sedimento marino procedentes del
punto de sondeo ODP 976 en el Mar de Alborán, Mediterráneo occidental, que recibe las señales
del clima del Atlántico Norte a través de la atmósfera y la advección de aguas superficiales
atlánticas que entran en el mar Mediterráneo a través del estrecho de Gibraltar. Se presentan
series temporales de “proxies” medidos en el foraminífero planctónico, Globigerina bulloides,
relativos a temperatura superficial del océano (derivada de la proporción Mg/Ca, SSTMg/Ca) y d18O,
los cuales se combinan para indicar la variabilidad salinidad de la superficie del océano (d18Osw).
Las altas tasas de sedimentación en ODP 976, (del orden de 23 cm/ky; Bernasconi et al., 1999), nos
permiten resolver la variabilidad a escalas de tiempo de centenal a multi-decenales.
A fin de evaluar el grado en que los perfiles generados ODP976 de hecho representan la
climatología marina de la zona se comparan con perfiles similares en otros puntos de referencia en
el Mar de Alborán , ODP 977 ( Martrat et al., 2004) y MD95-2043 (Cacho et al., 1999, 2002); en el
margen Ibérico occidental, MD95-2042 (Shackleton et al., 2000, 2002, 2004), MD95-2040
(Schönfeld et al., 2003), MD99-2339 (Voelker et al., 2006) y MD99-2334 (Skinner et al., 2003), y
con registros de d18O de testigos de hielo de Groenlandia: NGRIP (NGRIP members , 2004), NEEM
(NEEM community members, 2013 ) y el registro sintético de variabilidad climática (Barker et al.,
2011). Durante la secuencia de MIS2-T1-Holoceno, los perfiles de datos están estrechamente
correlacionados, mostrando los registros del ODP976 una mayor resolución temporal,
confirmando así la calidad de estos registros para representar la evolución climática del Atlántico
Norte. Las diferentes secuencias captan características transiciones en múltiples pasos
relacionados con la incursión de la acelerada desintegración de las capas de hielo, aunque a
diferentes magnitudes y tiempos relativos. La característica más frecuente de ambas
terminaciones glaciales es el calentamiento acelerado de 5-6 °C inmediatamente después de los
respectivos períodos de deshielo deglacial asociados a los eventos Heinrich H1 y H11. Durante T1
esto ocurre hace ~15 ky, es decir, durante el episodio Bølling/Allerød, cuando on ODP 976 se
registra un calentamiento de SSTMg/Ca a niveles interglaciares de 20°C. Hace 12,5 ky, las SSTMg/Ca
descienden ~4-4,5 °C durante el período “Younger Dryas” (YD) que se documenta en los registros
ODP 976 como un evento en dos fases, con un período seco y frío inicial entre 12,5-12 ky seguido
de un intervalo más húmedo comprendido entre 12-11,5 ky. Durante el Holoceno, las SSTMg/Ca se
estabilizan alrededor de 17.5 °C, coincidiendo con mediciones presentes de SST estacional de
primavera del Mar de Alborán (MEDATLAS II, Medar Group, 2002). En comparación, T2 estuvo
regida casi en su totalidad, por un solo evento masivo deshielo que coincidió con H11 o que
contuvo el principal evento de H11 en el mismo. Este evento se destaca claramente en el perfil de
SSTMg/Ca y los datos de d18Osw que representan los cambios de salinidad. Este escenario de una
oleada masiva de agua de deshielo se apoya en registros bentónicos de d13C del Atlántico Norte
(MD95-2042, U1308) que revelan una baja formación de aguas profundas del Atlántico Norte
(NADW) y una débil circulación de retorno durante ese período. Una vez el evento H11 llega a su
fin, tiene lugar un abrupto e ininterrumpido incremento de SSTMg/Ca de ~ 5 °C en 1 ky, alcanzando
los niveles de SST interglaciares (~ 20°C) hace 129 ky. Este incremento de SSTMg/Ca ocurre es
coetáneo al rápido establecimiento de flora interglaciar, tal y como evidencian los registros de
polen que reconstruyen la expansión de bosque templado y mediterráneo en ODP 976
(Combourieu-Nebout, sin publicar) y el margen ibérico (Sánchez Goñi et al., 2003, 2012; Tzedakis,
comunicación personal), lo cual sugiere un inicio sincrónico del período interglacial en ambos
ambientes terrestres y marinos.
Con el fin de superar las dificultades para obtener datación absoluta de la secuencia MIS6-T2-
MIS5e, esta tesis genera un modelo de edad alternativo para los registros del ODP976 basados en
la estrecha correlación del Atlántico Norte y la SST del Mediterráneo con la variabilidad del
monzón asiático y las precipitaciones del Mediterráneo. Esas variables ambientales se representan
en registros de espeleotemas y, por tanto, se correlaciona el registro de SSTMg/Ca del ODP 976 con
los perfiles de d18O de las espeleotemas de Antro del Corchia, en Italia (Drysdale et al., 2004,
2009), BD-La Chaise, en Francia (Couchoud et al., 2009) y la Cueva Dongge, en China (Kelly et al.,
2006). La transferencia de las cronologías basadas en series de uranio de las espeleotemas a los
perfiles de datos del ODP976 ofrece una nueva cronología que ayuda a una mejor correlación de
los registros de los testigos continentales, marinos y de hielo. Una incertidumbre importante
durante T2 se deriva de la discrepancia observada entre los registros de Corchia y los registros de
ODP976 SSTMg/Ca; discrepancia que proponemos posiblemente refleja cambios en las trayectorias
atmosféricas durante el evento H11 de masas de aire húmedo que llegan al Mediterráneo. / In order to identify and understand the timing of events and mechanisms involved in glacialinterglacial
transitions and the establishment of interglacial periods it is essential to learn about
the climate variability and ocean sensitivity of key areas such as the North Atlantic at high
resolution time scales. This region is highly sensitive to the changes of climatic conditions during
glacial terminations because of its proximity to the Northern Hemisphere ice sheets. Moreover,
the North Atlantic is a prime location where surface-to-deep-ocean coupling occurs that is
critically involved with setting the mode of the Atlantic Meridional Overturning Circulation. Hence
any perturbations in this region likely are of global consequence. North Atlantic climate
reconstructions of the last interglacial period (Marine Isotope Stage, MIS 5e) show many features
that model projections predict for the 21st century under continuing human influence and
increasing greenhouse gas forcing. Hence, the MIS5e period is considered a good analogue for
future climate warming.
This thesis contributes to this theme with high resolution records that depict the variability of
North Atlantic surface ocean climatology during the present (Holocene) and last (MIS5e)
interglacial periods and the preceding deglaciations: the MIS6-T2-MIS5e (150-105 ky) and MIS2-
T1-Holocene (25-0 ky) sequences. The data are generated for ODP Site 976 in the Alboran Sea,
westernmost Mediterranean, which receives North Atlantic climate signals through the
atmosphere and the advection of Atlantic inflow waters entering the Mediterranean Sea. Time
series are presented of planktonic (Globigerina bulloides) Mg/Ca derived sea surface temperature
(SSTMg/Ca) and d18O that both in combination are used to indicate sea surface salinity variability
(d18Osw). High rates of sediment deposition at the site, in the order of 23 cm/ky (Bernasconi et al.,
1999), allow us to resolve variability at centennial to multi-decadal timescales.
In order to assess the extent to which the ODP976 data profiles indeed represent the marine
climatology in the area they are compared with similar profiles from other sites in the Alboran Sea,
ODP 977 (Martrat et al., 2004) and MD95-2043 (Cacho et al., 1999, 2002); at the western Iberian
margin, MD95-2042 (Shackleton et al., 2000, 2004), MD95-2040 (Schönfeld et al., 2003), MD99-
2339 (Voelker et al., 2006) and MD99-2334 (Skinner et al., 2003), and with Greenland ice core d18O
records NGRIP (NGRIP members, 2004), NEEM (NEEM community members, 2013) and the
synthetic record of Greenland climate variability (Barker et al., 2011). During the MIS2-T1-
Holocene sequence the data profiles are tightly correlated while ODP976 consistently displays
highest temporal resolution hence confirming the quality of this site as representing the North
Atlantic climate evolution. Multiple-step features connected with the incursion of accelerated icesheet
disintegration are captured by the ODP 976 palaeo-climatic records across the MIS6-T2-
MIS5e and MIS2-T1-Holocene sequences reflecting periodic ice-sheet break down albeit at
different magnitudes and relative timing. The most prevalent feature of both glacial terminations
is the accelerated warming by 5-6°C immediately after the major deglacial meltwater surges associated with Heinrich events H1 and H11. During T1 this occurs at ~15 ky i.e., during the
Bolling/Allerod episode, when ODP976 registers a warming of SSTMg/Ca to full-interglacial levels of
20°C. At 12.5 ky, SSTMg/Ca decreases by ~4-4.5°C into the Younger Dryas cold phase that is
documented in the ODP 976 records as a two-phase event with an initial dry and cold period at
12.5-12 ky followed by a more humid interval at 12-11.5 ky. Holocene SSTMg/Ca stabilizes around
17.5°C closely matching today’s Alboran Sea region modern spring SST (MEDATLAS II, Medar
Group, 2002). T2 by comparison was almost entirely controlled by a single massive meltwater
surge that was coincident with H11 or that embedded the main H11 event in it. This event clearly
stands out in the SSTMg/Ca profile and the computed d18Osw data depicting salinity changes. The
scenario of a single massive meltwater surge is supported by North Atlantic benthic d13C records
(MD95-2042, U1308) revealing low North Atlantic Deep Water (NADW) formation and weak
overturning circulation at this time. Once H11 ends, an abrupt and uninterrupted SSTMg/Ca increase
of ~5°C occurs within 1 ky, reaching full interglacial SST levels (~20°C) at 129 ky. This SSTMg/Ca shift
is accompanied by the rapid establishment of interglacial flora evidenced by an abrupt expansion
of temperate and Mediterranean forest pollen taxa in ODP 976 (Combourieu-Nebout,
unpublished) and the Iberian margin (Sánchez Goñi et al., 2012; Shackleton et al., 2003; Tzedakis,
pers. comm.), which suggests an in-phase onset of the interglacial period in the regional terrestrial
and marine environments.
In order to overcome the difficulties of obtaining precise dating of the MIS6-T2-MIS5e
sequence this thesis attempts generating an alternative age model for ODP976 that exploits the
tight correlation of North Atlantic and Mediterranean temperature with the variability of the Asian
monsoon and Mediterranean rainfall. Those environmental variables are depicted in speleothem
records and hence the ODP 976 SSTMg/Ca record is correlated with the speleothem profiles of Antro
del Corchia in Italy (Drysdale et al., 2004, 2009), BD-La Chaise in France (Couchoud et al., 2009)
and Dongge Cave in China (Kelly et al., 2006). Transferring the uranium-series dated chronologies
of those speleothems to the ODP976 data profiles provides a new chronology that aids an
improved correlation of continental, marine and ice core records. A major uncertainty derives
from the offset structure of T2 in the Corchia and La Chaise profiles from that of the ODP976
SSTMg/Ca profile which possibly reflects shifted atmospheric trajectories during H11 of moist air
masses reaching the Mediterranean.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/129319 |
| Date | 04 December 2013 |
| Creators | Jiménez Amat, Patricia |
| Contributors | Zahn, Rainer, Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 97 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
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