Ниобий в отложениях Гренландии: 12 тысяч лет осадков и связь с NAO

В Нарсак-Саунде на юго-западе Гренландии в сентябре 2022 года с глубины 285 метров подняли колонку донных отложений длиной 10,83 метра. Через четыре года международная группа во главе с Йоханом Фаустом из MARUM, центра морских наук Бременского университета, описала её в Nature Communications. По содержанию ниобия в этих отложениях авторы восстановили, сколько осадков выпадало в этом районе за последние примерно 12 тысяч лет, то есть почти за весь голоцен.

Ниобий в морских осадках обычно почти незаметен: его концентрация в океанических отложениях и континентальной коре составляет около 11 частей на миллион. Но породы вокруг Нарсак-Саунда, щелочные комплексы Моцфельдт-Сё и Илимауссак, содержат от 0,14 до 1,0 процента ниобия по массе. Река Нарсак-Эльв, стекающая с малого ледника Нарсак-Маунтин площадью около 1,5 квадратного километра, выносит в залив обломочный материал именно из этих пород. Ниобий не участвует в биологических процессах и слабо мигрирует в геохимической среде, поэтому его избыток в донных осадках указывает на усиленный приток терригенного материала с суши, а значит, на большее количество осадков и речного стока.

Измеряли ниобий рентгенофлуоресцентным сканированием керна с шагом один сантиметр, результаты нормировали на сумму всех счётчиков. Возрастную модель построили по семи радиоуглеродным датам из смешанных бентосных фораминифер и восьми датам из соседней колонки, привязанным через три опорные точки.

Что показала запись ниобия

Максимум ниобия приходится на переход от позднего дриаса к голоцену, около 11,6 тысячи лет назад, у самого основания керна. Дальше содержание постепенно падает примерно до 7,5 тысячи лет назад, держится стабильно до 4 тысяч лет назад, снова растёт до отметки около 1 тысячи лет назад и снижается к верху колонки, достигая минимума в малый ледниковый период, около 250 лет назад.

Авторы сопоставили эту кривую с реконструкциями Североатлантического колебания (NAO) по озёрным осадкам юго-западной Гренландии и по осадкам норвежских фьордов. Коэффициенты корреляции Пирсона устойчиво положительные и растут с увеличением окна сглаживания: для гренландской реконструкции 0,42 при окне 50 лет и 0,54 при 250 годах. Это означает, что связь между атмосферной циркуляцией и содержанием ниобия проявляется на столетних и тысячелетних масштабах, а на коротких интервалах её перекрывает местный шум.

Положительная фаза NAO в юго-западной Гренландии означает более влажные и одновременно более холодные условия. Именно это объясняет кажущееся противоречие: в тёплый голоценовый термический максимум ниобия в осадках меньше, а в неогляциальный холодный период больше. Дело не в температуре напрямую, а в том, какой режим циркуляции преобладал.

Отдельно авторы прогнали две столетние симуляции баланса массы снега на модели BESSI с атмосферным форсингом региональной модели MAR: одну для условий NAO+, другую для NAO-. Расчёты при NAO+ совпали с картиной, восстановленной по позднеголоценовым отложениям, и указали на возможную большую устойчивость юго-западных краёв ледникового щита.

Представим, что в будущем положительная фаза NAO станет устойчивее, как предполагают некоторые модельные проекции при росте концентрации CO₂. Тогда в юго-западной Гренландии вырастет количество осадков, и часть дополнительного снега ляжет на поверхность щита. Сможет ли этот снег локально перекрыть усилившееся таяние, зависит от того, что окажется сильнее: приход осадков или рост абляции. Авторы прямо пишут, что для ответа нужны региональные климатические и ледниковые модельные расчёты, а не одна прокси-запись.

Ограничения здесь существенные. Запись ниобия не реконструирует напрямую динамику ледников или щита и сама по себе не может показать, что изменчивость NAO вызывала измеримые изменения в поведении ледников. Непрерывных высокоразрешающих реконструкций температуры поверхности моря у южного побережья Гренландии за весь голоцен, которые позволили бы проверить влияние температуры океана, пока нет. Точная датировка дегляциации района Нарсарсуак-Нарсак-Какорток остаётся предметом дискуссии, а отклик на потепление средневекового тёплого периода в записи ниобия не наблюдается.

Для тех, кто разбирает подобные работы по первоисточникам, полезно заранее выстроить структуру обзора литературы и корректно оформить ссылки на методы и данные: подбор литературы для научной работы помогает не потерять ни одну из десятков цитируемых статей, на которые опирается такое исследование.