Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

Optakten til de kvartære istider

Oprindelige forfattere KLK, MHo og NN-N

Dette kapitel har beskrevet årsagerne til klimavariationer, og hvordan forskellige aflejringer kan bruges til at bestemme variationerne. Metoderne har især været afprøvet på Jordens yngste periode, Kvartær, hvor klimaet var en vekslen mellem istider og mellemistider. Inden de følgende kapitler beskriver denne periode nærmere, kan det være relevant at se på, hvordan tiden forud for de kvartære klimasvingninger udviklede sig. Det giver et indblik i, hvordan de forskellige naturlige klimavariationer fører til de forhold, der i meget høj grad har udformet nutidens danske landskab.

Gennem de sidste ca. 60 millioner år er Jordens klima blevet stadig køligere, især omkring polerne og på de mellemste breddegrader (figur 12-15). Tidligere var det globale klima relativ varmt, drivhuseffekten var stor, og det globale havniveau højt. Kontinenternes relief var lavt med stærkt nederoderede gamle bjergkæder. I modsætning hertil præges Jordens nuværende tilstand af begrænset drivhuseffekt, lavt havniveau og et højt relief med unge bjergkæder.

Tegn på den gradvise afkøling

 FIGUR 12-15. Optakten til de kvartære kuldeperioder. For 60 millioner år siden begyndte klimaet gradvist at blive koldere. Og da der blev bundet mere havvand som is ved polerne, faldt havniveauet.

FIGUR 12-15. Optakten til de kvartære kuldeperioder. For 60 millioner år siden begyndte klimaet gradvist at blive koldere. Og da der blev bundet mere havvand som is ved polerne, faldt havniveauet.

Men hvordan ses denne gradvise afkøling, der fandt sted gennem Palæogen og Neogen, i nutidens aflejringer? Analyser af ilt-isotoper fra kalkskallede marine mikroorganismer fra borekerner fra Nordsøen og Atlanterhavets ækvatoriale områder viser ændringerne i havvandets temperatur. I dybhavet faldt temperaturen med mere end 10 °C, og i Nordsøens overfladevand aftog temperaturen fra mere end 20 °C til lidt over frysepunktet ved kvartærperiodens begyndelse. Samtidig faldt det globale havniveau markant.

Annonce

Fund af planterester i områder nord for Polarcirklen viser, at vegetationen her ændredes fra subtropisk sumpskov over tempereret løv- og nåleskov til arktisk buskhede med spredt trævækst eller træløs tundra, hvor det var koldest. Under den yngste del af Pliocæn fandtes der stadig åben lærkeskov i det nordligste Grønland. Den centraleuropæiske floras ændring fra subtropiske til nordligt tempererede løvskove gennem samme tidsrum fortæller om et fald i den årlige middeltemperatur fra over 20 °C til under 10 °C.

Pladetektoniske årsager

 FIGUR 12-16. Kontinentalpladernes placering ændredes fra Tidlig Palæogen (tv.) til Sen Neogen (th.). Antarktis blev isoleret, Panamastrædet og Tethys Oceanet mellem Afrika og Eurasien blev lukket, og den nordlige del af Atlanterhavet blev åbnet. Det førte til, at havstrømmene løb anderledes, så vandudvekslingen mellem de varme og kolde have blev begrænset. Klimaet gik mod kvartærperiodens koldere forhold.

FIGUR 12-16. Kontinentalpladernes placering ændredes fra Tidlig Palæogen (tv.) til Sen Neogen (th.). Antarktis blev isoleret, Panamastrædet og Tethys Oceanet mellem Afrika og Eurasien blev lukket, og den nordlige del af Atlanterhavet blev åbnet. Det førte til, at havstrømmene løb anderledes, så vandudvekslingen mellem de varme og kolde have blev begrænset. Klimaet gik mod kvartærperiodens koldere forhold.

Disse langsomme, men vedholdende forandringer skyldtes efter alt at dømme lithosfærepladernes bevægelser, som på afgørende måde påvirkede fordelingen af kontinenter og oceaner. På grund af nedsat oceanbundsspredning mod periodens slutning formindskedes gasudslippet fra vulkaner langs de midtoceaniske rygge, og atmosfærens indhold af drivhusgasser faldt dermed. Det førte til svagere drivhuseffekt og dermed mindre opvarmning af Jordens atmosfære. Hævning af kontinenterne under den verdensomspændende Alpine Bjergkædefoldning (kapitlet De globale begivenheder) medførte også stærkt forøget erosion og kemisk omdannelse af de blotlagte bjergarter i varme og nedbørsrige områder. Mineralomdannelsen fjernede kuldioxid fra atmosfæren, hvilket også betød mindsket drivhuseffekt.

Den langsommere dannelse af ny havbund og den Alpine Bjergkædefoldning øgede oceanernes volumen, hvorved det globale havniveau faldt 300 m. Store dele af tidligere druknede kontinenter blev tørlagt, og de indre landmassers klima blev mere kontinentalt. Samtidig påvirkedes de globale vind- og lufttryksystemer af de hævede bjergkæder som Himalaya, Alperne og de nordsydgående bjergkæder på det amerikanske kontinent og den nordlige del af Atlanterhavet, der nu var åbnet. Det betød en ændret fordeling af højtryk og lavtryk, hvilket førte til ændringer i de store vindsystemer og dermed en anden fordeling af nedbøren. Klimaet i de subpolare og tempererede egne blev mere fugtigt.

Den ændrede fordeling af kontinenter og oceaner betød også en gennemgribende omlægning af de globale havstrømme, der fører størstedelen af den ækvatoriale varme til de højere breddegrader. I Kridt og begyndelsen af Palæogen var der høje bundtemperaturer i verdenshavene, da havstrømmene løb langs ækvator. Det skyldtes, at landbroer mellem polarhave og havene omkring Ækvator forhindrede kolde strømme i at løbe fra de polare egne. Billedet ændredes senere i Palæogen og Neogen, da Tethys Oceanet mellem Europa og Afrika blev lukket af den Alpine Bjergkædefoldning og landbroer skød op mellem Stillehavet og Det Indiske Ocean. Herved svækkedes de ækvatoriale havstrømme rundt om Jorden og blev til sidst afbrudt. Samtidig åbnedes Atlanterhavets nordlige del mod Det Arktiske Ocean, så der langs oceanernes bund skete en tilstrømning af koldt polarvand til de ækvatoriale have (figur 12-16).

I Tidlig Miocæn blev landtangen mellem Antarktis og Sydamerika brudt, og en havstrøm rundt om Antarktis isolerede kontinentet. Det medførte en nedkøling og dannelse af koldt bundvand i de sydlige oceaner, hvilket betød, at det første store isskjold på Sydpolen begyndte at vokse. Mod slutningen af Miocæn blev Panama Strædet lukket, så udveksling af vandmasser mellem Atlanterhavet og Stillehavet blev afbrudt. Golfstrømmen tiltog i styrke, og samtidig sank oceanryggene mellem Grønland og De Britiske Øer. Derved blev Den Nordatlantiske Strøm og dybtvandsdannelsen i Nordatlanten sat i gang. Dette strømningsmønster har siden haft afgørende indflydelse på kvartærtidens skiftende klima og isskjoldenes dannelse og afsmeltning på den nordlige halvkugle.

Gletsjerne vokser

De gamle og nederoderede bjergkæder i Nordskandinavien, på Østgrønland og Svalbard hævede sig flere kilometer i Neogen, og der kunne efterhånden dannes isskjolde i højderne. Isen kunne herefter brede sig ud mod Atlanterhavet og de nordlige kontinenters lavlande.

Studier af borekerner fra havbundssedimenterne i Nordatlanten viser, at der sandsynligvis har været nedisninger på høje nordlige breddegrader betydelig tidligere end skovens forsvinden i Nordvesteuropa. Antallet af sand- og gruskorn i havbundssedimenterne var ganske beskedent indtil for ca. 6-7 millioner år siden, hvor mængden tiltog voldsomt. De nedfaldne korn, som smeltende isbjerge har tabt, er bjergartsstumper, som gletsjerne havde opsamlet i landområderne omkring Nordatlanten.

For ca. 5 millioner år siden voksede gletsjerne i de østgrønlandske fjeldegne så meget, at Indlandsisen efterhånden kunne nå til den østgrønlandske kontinentrand. Denne vækst af isskjoldet ses af, at der skete aflejring af gletsjersedimenter langs kontinentranden. Borekerner fra havbunden viser, at for 2-3 millioner år siden tidobledes mængden af korn tabt af isbjerge atter, og at gletsjersedimenter nu også blev aflejret langs kontinentranden omkring Svalbard og Norge.

Ud over disse klare tegn på større nedisninger langs de nordatlantiske kystegne kan der i de samme borekerner ses markante ændringer i havvandets ilt-isotopforhold. Der kan registreres et større indhold af den tunge ilt-18-isotop i forhold til den lettere og mere fordampningsvillige ilt-16-isotop i muslinge- og foraminiferskaller. Ændringerne i isotopforholdet viser, at større mængder af oceanernes vandmasser må være blevet bundet som gletsjeris på land. Derfor skete der samtidig et markant globalt havniveaufald i slutningen af Pliocæn. Dette fald må for størstedelen tilskrives vækst af isskjolde på den nordlige halvkugle, da det antarktiske isskjold allerede var fuldvoksent. Isskjoldet omkring Sydpolen havde da næsten hele sin rand flydende som en isshelf i de omkringliggende oceaner. Gletsjeris blev derfor hele tiden ført tilbage til havet, så ilt-isotopsammensætning og havniveau blev ikke påvirket nævneværdigt fra Sydpolen.

Havniveaufaldet betød en sænkning afvandløbenes erosionsdybe. Det medførte nedskæring og udgravning af større floddale på kontinenterne. Markante terrasser, hvor de ældste ligger højest, dannedes langs de større nordeuropæiske floddale. De har givet navn til adskillige af kvartærtidens istider i Centraleuropa og alpeegnene.

Da den sidste globale afkølingsfase indtraf, tiltog de polare højtryk i styrke og fik hermed større indflydelse på istidsklimaet på den nordlige halvkugle. De ældste forekomster af det meget finkornede vindblæste løss blev aflejret af kolde nordenvinde, mens resterne af den varmekrævende flora og fauna forsvandt i Europa.

Astronomiske årsager

Selv om en generel klimaforværring altså allerede var begyndt i løbet af Neogen, medførte en række begivenheder i Jordens historie for omkring 2,6 millioner år siden, at de gentagne globale klima- og miljøforandringer, der er typiske for Kvartær, for alvor blev sat i gang. De blev sandsynligvis udløst af de såkaldte Milankovitch-cykler, som er beskrevet tidligere. Efter en periode, hvor solindstrålingen havde været påvirket af jordaksens keglebevægelse i en 21.000 års cyklus, blev indstrålingens maxima og minima efterhånden domineret af jordaksens hældning i en 41.000 års cyklus. Det medførte større temperaturforskelle mellem istider og mellemistider og længere varighed af både kolde og varme tidsafsnit. Processen forstærkedes også af den forøgede albedo på grund af længere tidsrum med store is- og snedækkede områder.

De astronomisk styrede forandringer i indstrålingen fandt sted omtrent samtidig med skiftet i Jordens magnetfelt, der er dateret til for 2,6 millioner år siden (se også afsnittet Jordens magnetfelt). Polaritetsskiftet kan måles i aflejringer overalt på Jorden både på land og i havet, og det falder tidsmæssigt sammen med dybhavskernernes ilt-isotopstadium 103.

For ca. 1 million år siden ændredes indstrålingen atter, så den blev styret af Jordens omløbsbane omkring Solen i en 100.000 års cyklus. Det medførte endnu større forskelle i temperaturen og varigheden af istider og mellemistider. Væksten af de store isskjolde i Nordamerika og Eurasien tog til, men samtidig fik de øvrige, mere kortvarige astronomiske cykler indflydelse på den enkelte istids klima og nedisningsforløb.

De ændrede astronomiske kræfters påvirkning af klimaet kan aflæses i hyppigheden og udslagenes størrelse på ilt-isotopkurvens svingninger. Dette skyldes, at ændringer i ilt-isotopforholdet stort set viser størrelsen af iskapperne ved polerne og mellembreddegraderne på Jorden. Efterhånden som is og sne dækkede større områder, blev albedoen også forøget, så temperaturen faldt. Derved kunne isen brede sig yderligere. Perioden med istider og mellemistider var begyndt.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Karen Luise Knudsen, Michael Houmark-Nielsen, Nanna Noe-Nygård: Optakten til de kvartære istider i Naturen i Danmark, Fenchel, Larsen, Vestergaard, Friis Møller og Sand-Jensen (red.), 2006-13, Gyldendal. Hentet 19. november 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=484084

Teksten indgår i værket Naturen i Danmark, der består af 5 bind. I værket beskrives dyr og planter i Danmarks vandløb, have, skove og åbne landskaber. Læs om værket på gyldendal.dk