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在过去的800万年里，南极东部最小冰盖撤退到陆地上

自然体积558，页面284 - 287 (2018）引用本文

主题

摘要

南极东部冰盖(EAIS)是海平面上升的最大潜在因素。然而，预测EAIS未来演变的努力受到阻碍，因为它对过去温暖时期的反应不确定，例如在上新世时期(530万至260万年前)，当时大气二氧化碳浓度高于400ppm。地质证据表明，EAIS的一些海洋部分和南极西部冰盖在上新世的部分时期退缩了1，2但目前尚不清楚海平面以上的冰是否也经历了退缩。这种不确定性仍然存在，因为对上新世的全球海平面估计有很大的不确定性，不能用来排除大量陆地冰的损失3.此外，还因为缺乏有关过去陆地上冰退缩的直接地质证据。在这里，我们展示了流入罗斯海的EAIS的陆基部分在过去的800万年中一直保持稳定。我们基于极低浓度的宇宙成因得出了这一结论10是和26从近陆海洋沉积物核心提取的石英砂中发现的铝同位素。这些沉积物已经从大陆上被侵蚀掉了，其低水平的宇宙成因核素表明它只经历了极少的宇宙辐射，这表明沉积物来源地区被冰覆盖。这些发现表明，过去800万年的大气变暖不足以导致EAIS边缘广泛或持久地融化到陆地上。我们认为，在这段时期内，南极冰体积的变化与全球温度的变化有关，比工业化前的温度高2-3摄氏度4与最新模型一致的是，二氧化碳浓度在百万分之400到500之间的未来情景相反，主要是由海洋冰边缘的退缩推动的5，6．

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图1:罗斯海and - 1b核的位置和到核心位置的冰流线，以及上新世期间模拟的冰盖退缩。
图2:and - 1b地层和宇宙成因核素样品。
图3:宇宙源核素丰度。
图4:AND-1B10被记录。

参考文献

  1. Naish, T.等人。上新世南极西部冰盖振荡的倾斜速度。自然458， 322-328(2009)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  2. 库克，c.p.等。上新世暖期南极东部冰盖的动态行为。Geosci Nat。6， 765-769(2013)。

    文章广告中科院谷歌学者

  3. 达顿，A.等。在过去的温暖时期，由于极地冰盖质量损失，海平面上升。科学349， aaa4019(2015)。

    文章PubMed中科院谷歌学者

  4. 海伍德，A. M.道塞特，H. J. &多兰，A. M.整合上新世中期温暖期的地质档案和气候模型。Commun Nat。7， 10646(2016)。

    文章广告PubMed公共医学中心中科院谷歌学者

  5. 德康托，R. M. &波拉德，D.南极洲对过去和未来海平面上升的贡献。自然531， 591-597(2016)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  6. 高利奇，N. R.等人。4.23 Ma上新世早期间冰期的南极气候和冰盖配置。爬。过去的13， 959-975(2017)。

    文章谷歌学者

  7. 解决南极新近纪冰川史的观点——天狼星之争。地球Env。科学。反式。r . Soc。爱丁堡104， 31-53(2013)。

    文章谷歌学者

  8. Pollard, D. & DeConto, R. M.模拟南极西部冰盖过去500万年的增长和崩塌。自然458， 329-332(2009)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  9. 谢勒，德康托，R. M.波拉德，D. &艾黎，R. B.上新世风吹硅藻与南极东部冰盖消退。Commun Nat。7， 12957(2016)。

    文章广告PubMed公共医学中心中科院谷歌学者

  10. 金斯莱克，J.，伊利，J. C.，达斯，I. &贝尔，R. E.融水在南极冰架上和跨越的广泛运动。自然544， 349-352(2017)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  11. 雷莫，M.，米特罗维察，J. X.， O 'Leary, M. J.， DeConto, R. &哈迪，P.上新世海平面记录中的海面偏离。Geosci Nat。4， 328-332(2011)。

    文章广告中科院谷歌学者

  12. 弗雷特韦尔，P.等。床图2:改进的南极洲冰床、表面和厚度数据集。冰冻圈7， 375-393(2013)。

    文章广告谷歌学者

  13. Bierman, P. R.， Shakun, J. D.， Corbett, L. B.， Zimmerman, S. R. & Rood, D. H.在过去750万年中持续和动态的东格陵兰冰盖。自然540， 256-260(2016)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  14. 高瑟，J. C. &菲利普斯，F. M.陆地原地宇宙成因核素:理论和应用。皮疹。科学。牧师。20.， 1475-1560(2001)。

    文章广告谷歌学者

  15. Talarico, F. M.， McKay, R. M.， Powell, R. D.， Sandroni, S. & Naish, T.通过ANDRILL and - 1b核基底碎屑和颗粒碎屑模式揭示的晚新生代南极冰盖振荡。全球地球。改变96， 23-40(2012)。

    文章广告谷歌学者

  16. 莫默，李希，李凯。基于放射性同位素的南极横贯山脉中部冰川沉积物的生成和命运及其对重建过去冰川动力学的意义。皮疹。科学。牧师。150， 98-109(2016)。

    文章广告谷歌学者

  17. 高利奇，N. R. &列维，R. H.南极东部冰盖出口冰川的几何和动力学，在过去和现在的气候下。j .地球物理学。地球冲浪。116， f03025(2011)。

    文章广告谷歌学者

  18. 琼斯，R. S.等。宇宙成因核素限制了上新世以来南极东部出口冰川的表面波动。地球的星球。科学。列托人。480， 75-86(2017)。

    文章广告中科院谷歌学者

  19. 罗林，E. J.等。过去530万年的海平面和深海温度变化。自然508， 477-482 (2014);应改正的错误510， 432(2014)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  20. 施耐德，C. W.过去两百万年全球温度的演变。自然538， 226-228(2016)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  21. Balco, G.， Stone, J. O. & Jennings, C.使用宇宙射线产生的放射性核素Be-10和Al-26测定上新世-更新世冰川沉积物的年代。点。j .科学。305， 1-41(2005)。

    文章广告中科院谷歌学者

  22. 罗维，C. W. & Balco . G.美国密苏里州北部前伊利诺斯纪till序列内埋藏古土壤的古气候解释。Palaeogeogr。Palaeoclim。Palaeoecol。417， 44-56(2015)。

    文章广告谷歌学者

  23. Gasson, E.， DeConto, r.m, Pollard, D. & Levy, r.h .中新世早期至中期南极冰原动态。国家科学院学报美国113， 3459-3464(2016)。

    文章广告PubMed公共医学中心中科院谷歌学者

  24. Winkelmann, R.， Levermann, A.， Ridgwell, A. & Caldeira, K.可用化石燃料资源的燃烧足以消除南极冰盖。科学。睡觉。1， e1500589(2015)。

    文章广告PubMed公共医学中心中科院谷歌学者

  25. 古力克，s.p.s.等。南极东部冰盖的起始和长期不稳定性。自然552， 225-229(2017)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  26. 海，C.等。间冰期冰原崩塌的海平面指纹。皮疹。科学。牧师。87， 60-69(2014)。

    文章广告谷歌学者

  27. 威尔逊，G. S.等。西罗斯海的新近纪构造和气候演化，南极洲-来自and - 1b钻孔的事件年代学。全球地球。改变96， 189-203(2012)。

    文章广告谷歌学者

  28. Zachos, J.， Pagani, M.， Sloan, L.， Thomas, E. & Billups, K. 65 Ma至今全球气候的趋势、节奏和异常。科学292， 686-693(2001)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  29. Lüthi, D.等。高分辨率二氧化碳浓度记录65 - 80万年以前。自然453， 379-382(2008)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  30. 福斯特，G. L.，罗耶，D. L.和朗特，D. J.未来气候强迫可能在过去4.2亿年没有先例。自然通讯。8， 14845(2017)。

  31. Krissek, L.等人。ANDRILL McMurdo冰架项目，南极洲and - 1b核心的沉积学和地层学。Terra南极洲14， 185-222(2007)。

    谷歌学者

  32. Corbett, L. B.， Bierman, P. R. & Rood, D. H.一种优化原位宇宙成因10Be样品制备的方法。皮疹。Geochronol。33， 24-34(2016)。

    文章谷歌学者

  33. Nishiizumi, K.等。绝对校正10是AMS标准。诊断。Instrum。物理方法。B >258， 403-413(2007)。

    文章广告中科院谷歌学者

  34. Nishiizumi, k26Al AMS标准。诊断。Instrum。物理方法。B >223 - 224， 388-392(2004)。

    文章广告中科院谷歌学者

  35. 统计误差。自然506， 150-152(2014)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  36. Kruschke, J. K.贝叶斯估计取代了t检验。精神病。142， 573-603(2013)。

    文章谷歌学者

  37. 克鲁什克做贝叶斯数据分析:R, JAGS和Stan的教程(Elsevier, London, 2015)。

    数学谷歌学者

  38. 格尔曼，A.，卡林，J. B.，斯特恩，H. S.和鲁宾，D. B.。贝叶斯数据分析(Chapman & Hall/CRC，伦敦，2004)。

    数学谷歌学者

  39. 稀有气体核素环境水平的测量和极低水平计数数据的处理。IEEE反式。诊断。科学。19， 119-126(1972)。

    文章广告中科院谷歌学者

  40. 克鲁什克两组贝叶斯比较的知情先验http://doingbayesiandataanalysis.blogspot.com/2015/04/informed-priors-for-bayesian-comparison.html(2015)。

  41. R核心开发团队。R:用于统计计算机的语言和环境http://www.R-project.org/(2016)。

  42. 克鲁什克，J. K.梅瑞狄斯，M。最佳:贝叶斯估计取代了t检验https://cran.r-project.org/web/packages/BEST/index.html(2015)。

  43. 使用吉布斯抽样分析贝叶斯图形模型的程序。在第三Int。“分布式统计计算研讨会”(编辑Hornik, K. et al.)(2003)。

  44. 普卢默，M. Best, N. Cowles, K. & Vines, K. CODA: MCMC的收敛诊断和输出分析。R新闻6， 7-11(2006)。

    谷歌学者

  45. 格尔曼，A. &鲁宾，D. B.使用多个序列迭代模拟的推断。统计科学。7， 457-472(1992)。

    文章数学谷歌学者

  46. Korschinek, G.等人。的半衰期的新值10采用重离子弹性反冲检测和液体闪烁计数。诊断。Instrum。物理方法。B >268， 187-191(2010)。

    文章广告中科院谷歌学者

  47. 诺里斯，T. L.甘卡尔兹，A. J.罗科普，D. J.托马斯，K. W.的半衰期26艾尔。j .地球物理学。固体地球88， b331-b333(1983)。

    文章广告谷歌学者

  48. 贾米森，s.s.r，苏格登，d.e.，霍顿，n.r.j。南极洲冰下地貌的演化。地球的星球。科学。列托人。293， 1-27(2010)。

    文章广告中科院谷歌学者

  49. 汤姆逊，S. N.，赖纳斯，P. W.，亨明，S. R. & Gehrels, G. E.冰川侵蚀对南极洲东部隐藏景观的贡献。Geosci Nat。6， 203-207(2013)。

    文章广告中科院谷歌学者

  50. 韦尔曼，P. &廷吉，R. J.南极洲东部部分地区的冰川作用、侵蚀和隆起。自然291， 142-144(1981)。

    文章广告谷歌学者

  51. Bo, S.等人。甘伯尔采夫山脉和南极冰盖的起源和早期演化。自然459， 690-693(2009)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  52. Young, d.a.等人。由被冰覆盖的峡湾景观所显示的动态早期南极东部冰盖。自然474， 72-75(2011)。

    文章广告PubMed中科院谷歌学者

  53. 海辛格等人。用μ子生产选定的宇宙成因放射性核素。Geochim。Cosmochim。学报66， a558(2002)。

    谷歌学者

  54. Balco, G.， Stone, J. O.， Lifton, N. A. & Dunai, T. J.一种完整且易于使用的计算地表暴露年龄或侵蚀速率的方法10是和26艾尔测量。皮疹。Geochronol。3.， 174-195(2008)。

    文章谷歌学者

  55. 高利奇，N. R.，列维，R. H.，麦凯，R. M. &奈什，T. R.南极东部冰盖最易受威德尔海变暖的影响。地球物理学。卷。44， 2343-2351(2017)。

    广告谷歌学者

  56. 全球冰川均衡和冰期地球表面:ICE-5G (VM2)模型和GRACE。为基础。地球行星。科学。32， 111-149(2004)。

    文章广告中科院谷歌学者

下载参考

确认

我们感谢南极研究设施提供的and - 1b样本，以及J. X. Mitrovica在进行冰川均衡调整建模方面的帮助。本研究由美国国家科学基金会(NSF)资助ARC-1023191(给P.R.B.和L.B.C.);波士顿学院(Boston College)启动基金(捐给J.D.S.);佛蒙特州建立的刺激竞争性研究计划(EPSCoR)授予ep -1101317和NSF OIA 1556770(给ku和D.M.R.);NSF拨款EAR-1153689(给M.W.C.);以及新西兰商业创新和雇佣部合同C05X1001(给T.N.和N.R.G.)。这是劳伦斯利弗莫尔国家实验室项目LLNL-JRNL-735619。

审核人信息

《自然》杂志感谢J. Gosse、E. Gasson、J. Willenbring和其他匿名审稿人对本研究的同行评议做出的贡献。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 波士顿学院地球与环境科学系，栗山，马萨诸塞州，美国

    Jeremy D. Shakun & Carling C. Hay

  2. 美国佛蒙特州伯灵顿大学地质系和鲁宾斯坦环境与自然资源学院

    李·b·科比特和保罗·r·比尔曼

  3. 土木与环境工程，佛蒙特大学，伯灵顿，佛蒙特，美国

    克里斯汀·安德伍德和唐娜·m·里佐

  4. 加速器质谱中心，劳伦斯利弗莫尔国家实验室，利弗莫尔，加州，美国

    苏珊·r·齐默尔曼

  5. 美国普渡大学地球、大气和行星科学系，西拉斐特，IN

    马克·w·卡夫

  6. 普渡大学物理与天文学系，西拉斐特，美国

    马克·w·卡夫

  7. 南极研究中心，惠灵顿维多利亚大学，新西兰惠灵顿

    蒂姆·奈什和尼古拉斯·r·高利奇

作者
  1. Jeremy D. Shakun
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  2. 李·b·科比特
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  3. 保罗·r·比尔曼
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  4. 克里斯汀·安德伍德
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  5. 唐娜·m·里佐
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  6. 苏珊·r·齐默尔曼
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  7. 马克·w·卡夫
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  8. 蒂姆Naish
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  9. 尼古拉斯·r·高利奇
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  10. 卡林·c·海伊
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贡献

J.D.S.和P.R.B.构思了这项研究。L.B.C.进行了实验室工作。ku和D.M.R.进行了统计分析。S.R.Z.和M.W.C.进行了同位素测量。T.N.和n.r.g对数据解释有贡献。C.C.H.进行了冰川均衡调整模拟。所有作者都参与了手稿的准备工作。

相应的作者

对应到Jeremy D. Shakun．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

额外的信息

出版商的注意:施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1模拟的侵蚀模式。

一个- - - - - -d，南极冰盖下的模拟侵蚀潜力，由几个均匀(大气和海洋)变暖情景下的驱动应力和基础速度场模拟计算得出:4°C (一个)， 8°c (b)， 12°c (c)和15°C (d）55．AND-1B核心的位置由黄色圆点显示。我们注意到，随着气候变暖，侵蚀带倾向于向大陆内部延伸。dT，当前温度异常;dV，现今冰体积异常，海平面当量(s.l.e)。

扩展数据图2冰退后的冰川均衡调整。

一个- - - - - -d，南极海平面以上土地(黄色)0 kyr (一个)， 5厘(b)， 10厘(c)及15厘(d)在几乎瞬间(1 kyr)所有海洋冰盖板块崩塌之后，在两种不同的地幔粘度模型中26．模型1来自ref。56，模型2(我们的模型)具有如下参数:岩石圈厚度，96 km;上地幔粘度，5 × 1020.Pa年代−1；下地幔粘度为1022Pa年代−1．AND-1B核心的位置由恒星显示。

扩展数据图3 AND-1B样本与空白种群的核素丰度。

一个，b，测量的累计超过概率(即未经空白校正)10是(一个),26艾尔(band - 1b样本(蓝色)和由同一操作员在同一低水平通风柜中运行的所有空白(红色)的核素丰度，其中1σ不确定性。这些图显示了超过给定核素丰度的测量值的百分比。注意，样本的概率通常高于空白;换句话说，从样本中随机抽取的结果更有可能高于从空白中随机抽取的结果，这表明它们是可分离的总体。

扩展数据图4 AND-1B衰减校正26铝浓度。

蓝色线周围的阴影区间表示1σ不确定性，而不在蓝线周围的阴影区间表示样品中低于检测限的衰变校正浓度的可能范围。虚线的黑线模拟26在海拔2000米(m asl)的非侵蚀材料中，最初在14 Ma饱和，随后在冷基非侵蚀冰下衰变的铝浓度。事实上，一些AND-1B样本的浓度高于这种极端情况下的样本(这是最有利于核素持续到现在的情况)，这表明AND-1B核素是在中新世中期EAIS扩张之后产生的。

扩展数据图5不同间冰期暴露时间和冰川侵蚀速率的宇宙成因核素浓度模拟。

一个- - - - - -d、模拟10是(一个，b),26艾尔(c，d)来自海平面和海拔2000米的南极物质的浓度，在40年的冰川周期中，这是陆地暴露时间的一个函数。(如果将周期改为100 kyr，结果几乎相同。)假定在无冰条件下侵蚀速率为0 m / Myr，这是基于在TAMs无冰地区可忽略的晚新生代侵蚀的地质证据9，10．比例尺旁的黑色箭头显示AND-1B样本中衰变校正后的核素浓度范围。在8 Ma(代表AND-1B样品H建议的条件)条件下，用零核素初始化模型;该模型还假设被侵蚀的沉积物在没有混合的情况下瞬间向海洋输送，并且存在持续的放射性衰变。所示的浓度为上新世(5 Ma至3 Ma)的平均值。这些模拟结果与AND-1B核素浓度的比较表明，在上新世-更新世期间，沉积物源地区的陆地暴露时间或范围可能相当有限。

图6上新世中期基岩暴露模型。

一个- - - - - -d，每个面板显示实际的AND-1B衰减校正10浓度为1σ不确定性(绿色)，以及模拟10浓度假设单个10 kyr (一个)， 50元(b)， 100 kyr (c)及200 kyr (d)上新世中期基岩柱的暴露。暴露事件从3.6 Ma开始，持续时间长达200 kyr，这是基于and - 1b核心中存在60米厚的硅藻土单元，被认为反映了3.6 Ma至3.4 Ma的温暖间冰期条件1．模拟记录由海平面(灰色)或海拔2000米/迈勒(黑色)的产量驱动，并以0米/迈勒(实线)、20米/迈勒(虚线)和100米/迈勒(虚线)的速率受到持续的放射性衰变和持续的侵蚀。该模型假定沉积物源最初没有核素，沉积物瞬间被输送到海底。合成时间序列已被分类到与AND-1B数据相同的分辨率。

图7模拟上新世中期暴露事件，侵蚀基岩混合在变形层中。

图中显示了AND-1B衰减校正10浓度为1σ不确定性(绿色)。它还描绘了模拟的10Be浓度，假设单个暴露事件从3.6 Ma到3.4 Ma，侵蚀基岩穿过混合良好的变形层，适用于不同的层厚和侵蚀速率。从基岩剖面上侵蚀下来的材料在每个时间步骤中在整个变形床层中瞬间混合，并从床层中移除等量的材料，保持其厚度不变。变形河床中的沉积物混合稀释了地表10是暴露事件的信号，但与扩展数据图中显示的基岩模拟相比，它的寿命随着时间的推移而延长。6．模拟记录受到海平面产量的影响，并受到持续的放射性衰变和持续的侵蚀。该模型假设基岩和可变形床最初没有核素，从可变形床侵蚀的沉积物瞬间被输送到海底。合成时间序列已被分类到与AND-1B数据相同的分辨率。

图8贝叶斯一组结果的概念图t-测试及其解释。

一个，核素可信地存在于背景之上:也就是说，样本值大于空白的均值(在后验分布的模式下定义)，并且样本值周围的不确定区域完全排除了空白均值后验分布上的90%可信区间(C.I.)。灰色阴影区域表示样品核素浓度的不确定范围。b，核素不可信地存在于背景之上:样本值小于或等于空白平均值。c，核素不可信地出现在上述背景中:虽然样本值大于空白平均值，但样本值周围的不确定区域并不能完全排除90% C.I.

扩展数据表1样本种群和程序空白种群核素丰度的比较
全尺寸表
扩展数据表2单个样品和程序空白中核素丰度的比较
全尺寸表

补充信息

补充数据

该文件包含and - 1b沉积物处理数据、and - 1b宇宙成因核素数据和处理空白宇宙成因核素数据。

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沙坤，j.d.，科比特，l.b.，比尔曼，公关et al。在过去的800万年里，南极东部最小冰盖撤退到陆地上。自然558， 284-287(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0155-6

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