Diatom-based reconstructions of climate and ocean conditions from Svalbard and Baffin Bay since the Last Glacial Maximum

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2938-3
Title: Diatom-based reconstructions of climate and ocean conditions from Svalbard and Baffin Bay since the Last Glacial Maximum
Author: Oksman, Mimmi
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Department of Glaciology and Climate at the Geological Survey of Denmark and Greenland
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The ongoing climate warming has a profound impact on the sensitive Arctic region and the recent changes in Arctic environment have an alarming rate and magnitude. To better understand the changes taking place in the Arctic region, and to project the future impacts of the ongoing climate change, we need to have records of past climate conditions and past interactions between climate system components, which can be obtained using marine proxy records. This work examines ocean surface conditions from high northern latitudes after the Last Glacial Maximum using marine fossil diatom assemblages. Long-term paleoclimatic and -oceanographic records are obtained from northern Svalbard and central-eastern Baffin Bay using quantitative and qualitative diatom analyses, and sediment grain size distribution analysis. An additional focus of this work was to study the ecology of common northern North Atlantic diatom species and define their relationship to environmental variables (aSSTs and sea ice) in order to identify the best indicator species for these environmental variables and to improve their reliability as paleoceanographic indicators. The Baffin Bay study site was investigated for the deglacial period (10−14 kyr BP), and the results suggest a warmer ocean surface in central-eastern Baffin Bay during the cold Younger Dryas period (11.7−12.9 kyr BP) indicating that the ocean was out of phase with atmospheric conditions over Greenland. The warmer conditions were caused by enhanced inflow of Atlantic-sourced waters and increased solar insolation on the Northern Hemisphere, which amplified seasonality over Baffin Bay and had a significant role triggering the ice margin in West Greenland. The paleoceanographic record from northern Svalbard represents the late Holocene (last ca. 4 200 years), and the results show a clear climate shift at 2.5 kyr BP, as the study location changed from stable, glacier-proximal conditions into fluctuating glacier-distal conditions, emphasizing the sensitivity of the Arctic environment to climate oscillations. Understanding diatom species` relationship to environmental variables is essential and this work identifies robust indicators for cold, temperate and warm waters and for sea ice. The results show that not all sea ice-associated species have a statistically significant relationship to sea ice. While this species is often found in sea ice and in the marginal ice zone, its ecology appears to be more complex. The paleoceanographic and –climatic records in this work give new insights to our current knowledge of past climate variability, and reform some of our current understanding of the past climate conditions on a local scale. This work also improves the applicability of the key northern North Atlantic diatom taxa as paleo-indicators, questioning previous knowledge on the ecology of some species and highlighting some important taxonomic issues.Viimeaikaiset muutokset arktisessa ympäristössä ovat tapahtuneet hälyttävällä nopeudella ja intensiteetillä, sillä arktinen alue on herkkä ilmaston vaihteluille. Tutkimalla menneitä ilmasto-olosuhteita sekä vuorovaikutuksia ilmastosysteemin komponenttien välillä, voidaan paremmin ymmärtää nykyisiä muutoksia arktisessa ympäristössä sekä arvioida tulevia ilmastonmuutoksen vaikutuksia. Merenpohjan sedimenttisarjat tarjoavat epäsuoraa tietoa menneistä pitkän aikavälin ilmastonvaihteluista sekä meren pintaveden olosuhteiden muutoksista. Jäätikön reunan läheisyydestä saatavan tiedon avulla pystytään tutkimaan muinaisia meren ja jäätikön välisiä vuorovaikutuksia, mikä on erittäin tärkeä ymmärtää arvioitaessa nykyisen meren pintaveden lämpenemisen vaikutuksia Grönlannin mereen päättyviin jäätikköihin. Tässä työssä tutkitaan edellisen jääkauden jälkeisiä merenpinnan olosuhteiden (meriveden pintalämpötilan, merijään ja merivirtojen) vaihteluita Pohjois-Huippuvuorilta sekä Baffininlahdelta käyttäen piileväyhteisöjä. Työssä käytetään piileväyhteisöihin perustuvia kvantitatiivisiä ja kvalitatiivisia metodeja, sekä sedimentin raekoko-analyysiä. Työssä tutkitaan myös yleisempien pohjoisella Pohjois-Atlantilla esiintyvien piilevien ekologiaa sekä vasteita yleisimpiin ympäristömuuttujiin; meriveden pintalämpötilaan ja merijäähän. Lajikohtaisia ympäristövasteita tutkimalla pyritään selvittämään parhaimmat indikaattorilajit tutkituille ympäristömuuttujille sekä edistämään lajien käyttömahdollisuuksia paleotutkimuksissa. Baffininlahdelta tutkittiin deglasiaation aikaisia (10 000−14 000 vuotta sitten) muutoksia. Tulokset osoittavat että meren pintavedet olivat lämpimiä kylmän Nuorempi Dryas-kauden aikana (11 700−12 900 vuotta sitten), mikä viittaa siihen että meren pintaosien olosuhteet poikkesivat Grönlannissa vallinneista ilmasto-olosuhteista. Nämä lämpimät olosuhteet aiheutuivat alueella lisääntyneestä Atlanttisesta merivirtauksesta sekä pohjoisella pallonpuoliskolla lisääntyneestä auringon säteilystä. Lämpimällä merivedellä oli suuri vaikutus Länsi-Grönlannissa sijaitsevan Jakobshavn Isbræ-jäätikkövirran romahtamiseen. Pohjois-Huippuvuorilta tutkittu sedimenttisarja kattaa noin viimeisen 4 200 vuoden ajanjakson. Tuloksien perusteella Pohjois-Huippuvuorilla tapahtui merkittävä muutos noin 2 500 vuotta sitten kun ilmasto vaihtui melko tasaisesta hyvin vaihtelevaksi samalla kun alueella sijainnut jäätikkö vetäytyi tutkimusalueen läheisyydestä kauemmaksi. Koska piileviä käytetään indikkaattoreita paleoilmastotutkimuksissa, on erityisen tärkeää tuntea piilevien ekologiaa ja lajikohtaisia vasteita ympäristömuuttujiin. Tutkimus piilevien lajikohtaisista ympäristövasteista ja ekologiasta jakaa lajit kylmän-, lämpimän- ja lauhkeanveden indilaattoreiksi sekä merijää-indikaattoreiksi. Tutkimus osoittaa että kaikilla merijäähän yhdistetyillä lajeilla ei ole tilastollisesti merkittävää suhdetta merijäähän, osoittaen että näiden lajien ekologia on luultua monimutkaisempi. Kokonaisuudessaan työ esittelee menneitä meren pintaosissa ja ilmastossa tapahtuneita vaihteluita, mikä lisää ymmärrystämme ja uudistaa joitakin aiempia käsityksiämme menneistä paikallisista ilmastonvaihteluista. Lisäksi tutkimus vahvistaa nykyistä tietämystämme Pohjois-Atlantin piilevälajiston ympäristövasteista, mutta myös kyseenalaistaa joidenkin lajien nykyistä käyttöä indikaattoreina paleotutkimuksissa, sekä tuo esiin taksonomisia ongelmia jotka vaativat selvitystä tulevaisuudessa, sillä ne voivat mahdollisesti vääristää tulkintoja ja aiheuttaa virheellisiä ilmastorekonstruktioita.
URI: URN:ISBN:978-951-51-2938-3
http://hdl.handle.net/10138/228790
Date: 2017-12-15
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Diatomba.pdf 5.481Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record