Pattern,style and timing of British–Irish Ice Sheet advance and retreat over the last 45 000 years: evidence from NW Scotland and the adjacent continental shelf     

Tom Bradwell  Derek Fabel  Chris D. Clark  Richard C. Chiverrell  David Small  Rachel K. Smedley  Margot H. Saher  Steven G. Moreton  Dayton Dove  S. Louise Callard  Geoff A. T. Duller  Alicia Medialdea  Mark D. Bateman  Matthew J. Burke  Neil McDonald  Sean Gilgannon  Sally Morgan  David H. Roberts  Colm ó Cofaigh 《第四纪科学杂志》2021,36(5):871-933

Predicting the future response of ice sheets to climate warming and rising global sea level is important but difficult. This is especially so when fast-flowing glaciers or ice streams, buffered by ice shelves, are grounded on beds below sea level. What happens when these ice shelves are removed? And how do the ice stream and the surrounding ice sheet respond to the abruptly altered boundary conditions? To address these questions and others we present new geological, geomorphological, geophysical and geochronological data from the ice-stream-dominated NW sector of the last British–Irish Ice Sheet (BIIS). The study area covers around 45 000 km² of NW Scotland and the surrounding continental shelf. Alongside seabed geomorphological mapping and Quaternary sediment analysis, we use a suite of over 100 new absolute ages (including cosmogenic-nuclide exposure ages, optically stimulated luminescence ages and radiocarbon dates) collected from onshore and offshore, to build a sector-wide ice-sheet reconstruction combining all available evidence with Bayesian chronosequence modelling. Using this information we present a detailed assessment of ice-sheet advance/retreat history, and the glaciological connections between different areas of the NW BIIS sector, at different times during the last glacial cycle. The results show a highly dynamic, partly marine, partly terrestrial, ice-sheet sector undergoing large size variations in response to sub-millennial-scale climatic (Dansgaard–Oeschger) cycles over the last 45 000 years. Superimposed on these trends we identify internally driven instabilities, operating at higher frequency, conditioned by local topographic factors, tidewater dynamics and glaciological feedbacks during deglaciation. Specifically, our new evidence indicates extensive marine-terminating ice-sheet glaciation of the NW BIIS sector during Greenland Stadials 12 to 9 – prior to the main ‘Late Weichselian’ ice-sheet glaciation. After a period of restricted glaciation, in Greenland Interstadials 8 to 6, we find good evidence for rapid renewed ice-sheet build-up in NW Scotland, with the Minch ice-stream terminus reaching the continental shelf edge in Greenland Stadial 5, perhaps only briefly. Deglaciation of the NW sector took place in numerous stages. Several grounding-zone wedges and moraines on the mid- and inner continental shelf attest to significant stabilizations of the ice-sheet grounding line, or ice margin, during overall retreat in Greenland Stadials 3 and 2, and to the development of ice shelves. NW Lewis was the first substantial present-day land area to deglaciate, in the first half of Greenland Stadial 3 at a time of globally reduced sea-level c. 26 kabp , followed by Cape Wrath at c. 24 kabp. The topographic confinement of the Minch straits probably promoted ice-shelf development in early Greenland Stadial 2, providing the ice stream with additional support and buffering it somewhat from external drivers. However, c. 20–19 kabp , as the grounding-line migrated into shoreward deepening water, coinciding with a marked change in marine geology and bed strength, the ice stream became unstable. We find that, once underway, grounding-line retreat proceeded in an uninterrupted fashion with the rapid loss of fronting ice shelves – first in the west, then the east troughs – before eventual glacier stabilization at fjord mouths in NW Scotland by ~17 kabp. Around the same time, ~19–17 kabp , ice-sheet lobes readvanced into the East Minch – possibly a glaciological response to the marine-instability-triggered loss of adjacent ice stream (and/or ice shelf) support in the Minch trough. An independent ice cap on Lewis also experienced margin oscillations during mid-Greenland Stadial 2, with an ice-accumulation centre in West Lewis existing into the latter part of Heinrich Stadial 1. Final ice-sheet deglaciation of NW mainland Scotland was punctuated by at least one other coherent readvance at c. 15.5 kabp , before significant ice-mass losses thereafter. At the glacial termination, c. 14.5 kabp , glaciers fed outwash sediment to now-abandoned coastal deltas in NW mainland Scotland around the time of global Meltwater Pulse 1A. Overall, this work on the BIIS NW sector reconstructs a highly dynamic ice-sheet oscillating in extent and volume for much of the last 45 000 years. Periods of expansive ice-sheet glaciation dominated by ice-streaming were interspersed with periods of much more restricted ice-cap or tidewater/fjordic glaciation. Finally, this work indicates that the role of ice streams in ice-sheet evolution is complex but mechanistically important throughout the lifetime of an ice sheet – with ice streams contributing to the regulation of ice-sheet health but also to the acceleration of ice-sheet demise via marine ice-sheet instabilities.  相似文献   

四川稻城海子山方枝柏树轮宽度与气候因子的响应关系研究     

邹莉丽  徐姗姗  郑超刚  李生芮  连婉婧  商志远  张志刚  孔兴功  赵志军 《冰川冻土》2021,43(3):917-927

对四川稻城县海子山高原上的方枝柏进行树芯采集,经交叉定年后建立林线上限位置的方枝柏树轮宽度年表。标准化年表与气象资料的响应分析结果揭示了该地区树木生长主要受当年生长季前期温度条件的控制。轮宽指数与前一年9月到当年2月的平均气温呈显著正相关（R=0.56,P<0.01）。由此重建了该地区1850—2019年这170 a的前一年9月到当年2月平均气温的变化,转换函数方差解释量31.7%。重建结果与邻近地区树轮记录的温度变化具有较好的一致性。重建序列显示工业革命以来,研究区经历较冷的时期有：1870—1890年和1960—1980年;较暖的时期有：1884—1892年、1919—1925年、1940—1960年以及1980—2019年。1940—1960年是20世纪最暖的时期,20世纪60年代后温度呈现下降趋势,1980年开始气温保持持续升高,2010年之后气温有小幅下降。重建气温序列与太阳黑子数变化和北大西洋多年代际涛动AMO有较强的响应,揭示了太阳活动、海温等因子可能对该区温度变化产生重要影响。  相似文献   

微生物-CMC无固相钻井液固壁作用与机理初探          下载免费PDF全文

李之军  赵淦  向浩天  杜泽华  陈俊秀  刘阔 《探矿工程》2021,48(S1):249-253

松散破碎性地层孔壁失稳一直是困扰钻探工程界的难题之一,增强该类地层的胶结性,提高其力学性能是有效解决孔壁失稳的技术关键。本文将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术与CMC无固相钻井液相结合,构建微生物-CMC无固相钻井液体系。通过岩心浸泡实验、X射线衍射实验（XRD）以及扫描电镜分析两种微观分析手段对微生物-CMC无固相钻井液的固壁作用与机理进行了初探。结果表明：微生物-CMC无固相钻井液对松散破碎性地层具有较明显的加固作用,且作用时间越长,初始菌种浓度越高,钙源浓度越大,固壁效果越好。在固壁过程中,微生物随钻井液渗透进入试样内部,在松散颗粒之间诱导生成碳酸钙晶体,填充孔隙空间,将松散颗粒胶结成整体,并具有一定的力学强度,从而达到加固孔壁的目的。本研究结果为解决松散破碎性地层孔壁失稳提供了新的钻井液技术方案。  相似文献   

浙中一次多风暴类型强对流天气成因及多普勒雷达特征     

方桃妮  张小泉  叶妍婷  傅帅 《气象科技》2019,47(5):851-858

利用常规资料、区域自动站加密资料、探空资料、GFS 0.25°×0.25°逐6h的分析场数据和SB多普勒天气雷达资料对2018年5月18日发生在浙中地区的一次强对流天气过程进行分析。结果表明:此次过程产生了脉冲风暴、中等到强多单体风暴和飑线这3种风暴类型,分别出现冰雹、大范围强降水和雷雨大风等强天气。3种风暴的雷达回波在回波形态、强度、垂直结构、平均径向速度、垂直累积液态水含量VIL等特征如下:①脉冲风暴呈块状,初始回波高度在6～9km,强回波所在高度在-10℃等温线附近,强回波值达60dBz以上,VIL值出现跃升且最大值在50kg·m-2以上,冰雹出现在反射率因子核和VIL值迅速下降之后;②中等到强多单体风暴呈带状,大降水效率和"列车效应"是发生大范围强降水的主要原因,雷雨大风天气则与反射率因子核迅速下降、MARC、低层强辐散区有关;③飑线呈弓形回波形态,移速快,引起了大范围的雷雨大风天气。此次过程影响系统多,天气复杂,存在较大预报难点,在短时临近预报技术研究上有重要借鉴意义。  相似文献   

一次攀西地区飑线天气过程形成机制分析     

李永军  陈科艺 《气象科技》2019,47(6):997-1005

利用地面气象常规观测资料、区域自动站观测资料、雷达及卫星资料和NCEP 1°×1°的逐6h再分析资料,对2018年5月13日攀西地区南部的飑线天气过程的形成机制进行分析。结果表明:飑线发生在高空槽前,高空槽逐渐东移推动冷性气流沿背风坡东移,然后与前方低层暖空气汇合抬升形成对流;露点锋触发了飑线天气过程的形成;产生飑线天气区域的大气具有上干下湿、不稳定能量高、垂直风切变强、高层风速大和形成之前存在逆温层的特点;高空急流和动量下传对飑线的发生和加强具有促进作用;地形对飑线的形成和天气现象的分布有影响。  相似文献   

淮河流域(河南段)连续性暴雨天气分型及环流背景     

梁钰  王君  吴璐 《气象与环境科学》2019,42(2):48-54

利用19812016年68月河南省淮河流域64个国家自动观测站逐日2020时日降水量资料、常规高空探测和地面观测资料等对淮河流域连续性暴雨时间分布特征、影响系统等进行分析和天气分型,结果表明:1)36年淮河流域共发生45次连续性暴雨,2000年的最多,19982008年是高发期,近10年较少,年出现次数无明显减少趋势,存在2~4年和4~6年两个周期;7月连续性暴雨次数最多,6月的最少,旬分布呈正态分布;最长连续时间5天,连续2天的最多。2)影响系统主要有切变线和高低空急流,高空急流在方向转换的过程中,降水有24h左右的减弱期,低空急流有明显的日变化特征,夜间加强,白天减弱。3)连续性暴雨按照500hPa影响系统,分为低槽型、副高边缘型、西北低涡型三类。4)以不同类型的3次典型连续性暴雨为例,从大尺度环流背景、高度距平场、水汽输送、高低空急流等方面探讨了连续性暴雨的维持成因,3次连续性暴雨的发生与异常的500hPa大气环流、高低空急流、切变线和持续偏强的水汽输送等有关。  相似文献   

基于标准差分析法的X波段双偏振天气雷达资料质量评估     

李思腾  仰美霖  李林  张舒婷  张治国  潘昱冰 《干旱气象》2019,37(3):467-476

2015年9月,北京市气象局在北京地区架设4部X波段双线偏振天气雷达并开展了观测试验。本文利用其中3部雷达在2016年6月30日的观测数据,用标准差分布统计方法,对雷达的观测参量进行初步质量评估。结果表明:(1)3部雷达反射率标准差符合理论值的数据占总观测数据的73.5%~77.9%,反射率的数据波动基本符合理论分布;(2)3部雷达差分反射率标准差符合理论值的数据占总观测数据的68.4%~81.4%,其中房山雷达数据波动较大;(3)3部雷达互相关系数标准差符合理论值的数据占总观测数据的45.7%~63.5%,其中房山雷达数据波动最大,其他2部雷达都有同程度的数据波动;(4)3部雷达差分传播相位标准差符合理论值的数据占总观测数据的73.5%~83.9%,其中房山雷达数据波动相对较大,与雷达其他观测参量相比,差分传播相位的波动较小。  相似文献   

一次拖曳型飑线过程雨滴谱演变特征研究          下载免费PDF全文

王俊  刘畅 《山东气象》2019,39(2):43-57

利用Thies激光雨滴谱仪观测资料和CINRAD/SA多普勒雷达观测资料,分析了2017年7月18日一次典型中纬度拖曳型飑线过程不同发展阶段雨滴谱和积分参数的演变特征,主要结果为：1）成熟飑线回波包括对流带、过渡区和拖曳层状云区三部分,对流带前侧不断有对流带生成并合并到主对流带中,使得对流带的前沿具有强的反射率因子,并且有多个雨强大值中心。2）垂直穿过飑线对流带,雨强增加阶段有较少的小粒子（直径小于1 mm）和特大粒子（直径大于5 mm）,以及较低的雨滴浓度和反射率因子,而雨强减弱阶段有较多的小粒子和特大粒子,以及较高的雨滴浓度和反射率因子;飑线加强阶段,雨滴谱有较大的峰值直径（0.44 mm）、较多的大（直径大于3 mm）和特大粒子,而飑线减弱阶段,雨滴谱有较小的峰值直径（0.19 mm）、较少的大粒子。3）对流带、过渡区和层状云降水雨滴谱的Gamma谱三参数N0、μ、λ随雨强增大有明显的分层特征,相同雨强时,对流云和过渡区降水的三参数比层状云降水的数值大;而飑线不同发展阶段、不同降水类型的λ-μ关系具有一致性,二次多项式可以很好地拟合λ-μ关系。4）归一化雨滴谱参数NW和D0的分布可以用来区分对流云和层状云降水,并给出了新的分离线方程;另外,飑线在发展和减弱阶段的雨滴谱特征有明显差异,表明飑线演变过程降水形成的微物理机制发生变化,前期冷云过程有重要影响,而后期暖云过程起主导作用。  相似文献   

江淮切变线强度的定量化描述方法研究     

顾荣直  禹梁玉  韩桂荣  孙泓川  蔡凝昊 《气象科学》2019,39(6):810-817

从气象观测事实和物理的角度出发,定义了一种江淮切变线强度的定量化的表征方法,即综合与降水关系密切的切变涡度和散度形成能客观近似地刻画切变线附近切变强度的指标量■。并在此基础上利用再分析资料和实况降水资料分析切变强度与对应降水量之间的关系,分析表明:强切变强度区域与降水雨带有明显的对应关系,降水区往往与强切变强度区域相一致或是比强切变强度区域略偏南;证实了切变强度与降水强度有正相关关系的事实,当切变强度■时,对应区域6 h累积降水量超过10 mm,甚至达到30 mm。  相似文献   

一次东北冷涡下槽后强风与飑线后向入流演变及成因分析     

张乐楠  丁治英  王咏青  张璐 《气象科学》2019,39(4):488-501

本文利用NCEP分析资料、多普勒雷达观测资料、常规气象观测资料以及数值模拟结果,对2016年7月30日发生在华北、辽宁附近的一次强飑线过程中后向入流的演变及成因进行研究。结果表明,此次飑线发生在中纬度新生冷涡槽前,低层有水汽辐合区和地面辐合线对应,且过程中伴有较强的对流有效位能释放。飑线后部中层(冷涡槽后)一直存在α中尺度西风大值带,此大风速带造成了上下层相反的水平涡度,并形成喇叭形环流结构,该结构不同于经典飑线结构。飑线后部水平方向上水平涡度分布不均匀,并形成水平涡度旋度上正下负的分布,即导致中层强风区上部上升运动、下部下沉运动,该下沉运动引发飑线中的后向入流和低层强风速带形成。在中层,飑线的后部边缘始终有较强的风速大值带伴随飑线的发展,该大值带的形成与对流强弱和非热成风涡度有关,对流过程中低层非热成风涡度为负,中上层非热成风涡度为正,导致飑线后部中层西风加速和低层西风减速,有利于后向入流的发展和飑线的维持,当对流减弱时,非热成风涡度与后向入流均减弱。文中给出了后向入流形成演变的概念模式。  相似文献