Kształtowanie się klimatu, oraz zasięg lodowca podczas maksimum ostatniej dominacji lądolodu na ziemi

Zasięg oraz rodzaj ostatniego czyli najmłodszego zlodowacenia zostały zbadane i poznane najlepiej. Jego formy oraz materiał jaki pozostawiło jeszcze są dość wyraźne, dlatego na tej podstawie można odtworzyć jego zasięg i klimat . W przyrodzie istnieją dwa izotopy tlenu, które pozwalają na określenie paleoklimatu oraz spróbować określić następowanie zmian klimatycznych w czasie. Izotop 16O jest lżejszy i szczególnie jest rozpowszechniony w wodzie. Ważną wskazówką jest zmienność stosunku obu izotopów 18O/16O w czasie. Organizmy żyjące w morzach i oceanach pobierają tlen w postaci różnych prostych substancji chemicznych, np. CO₂, CO₃, itp. natomiast procentowa zawartość obu izotopów zależna jest od tego w jakim stosunku znajdowały się oba izotopy za życia tych organizmów w morzu. Tlen jest wbudowywany w tkanki tych organizmów morza w ich szkielety wewnętrzne (kości) lub zewnętrzne (muszle). Gdy organizmy obumierają, stosunek obu izotopów nie zmienia się, tworząc zapis zawartości izotopu 18O który charakteryzuje warunki klimatyczne w jakich te organizmy żyły oraz warunki klimatyczne epoki w której żyły.

Zawartość procentowa izotopu 18O i 16O jest zmienna, ponieważ 16O jako lżejszy odparowuje z wody morskiej łatwiej niż cięższy 18O. W związku z tym nasuwa się wniosek, że w parze wodnej oraz w opadach atmosferycznych będzie znajdował się w większych ilościach izotop 16O. Dzięki temu w morzu zostaje więcej izotopu 18O. Izotop 16O wraca do morza wraz z rzekami, które zasilane są przez wody opadowe. Inaczej ma się sprawa w przypadku zlodowaceń. Woda odparowana z mórz, zostaje zatrzymana w lodzie a wraz z nią nadmiar 16O, przez co stosunek 18O/16O jest wyższy niż w okresie między zlodowaceniami. Każde 10 ml wody odparowanej z oceanów i uwięzionej w postaci lodu prowadzi do wzrostu q18O o 1%. W taki sposób w skamieniałościach osadów morskich tworzą się zapisy zlodowaceń i okresów topnienia lodów, jako odchylenia o przyjętych norm. Taki sposób datowania może zakłócać zjawisko zwiększonego przyswajania 18O przez organizmy wód chłodnych. Dlatego stosunek izotopów 18O/16O w mikroskamielinach oceanu okresu zlodowacenia jest wyższy niż oceanu okresu z pomiędzy zlodowaceń, jeśli ustalimy hipotetycznie jednakowy stosunek obu izotopów.

Zjawisku temu można zaradzić przez dokonanie analizy muszli organizmów głębinowych, gdzie zmiany temperaturowe zachodziły nieznacznie. Można również stosować datowania radiowęglem osadów organicznych, ale nie starszych niż 40000 lat, co wystarcza bez problemu, ponieważ ustalono, że ostatnie zlodowacenie miało miejsce w okresie 18000 do 21000 lat wstecz.

W ostatnim dwudziestoleciu powstały nowe techniki symulacji klimatu który mógł panować w czasie ostatniego zlodowacenia. W tworzeniu takich modeli klimatu uczeni kierują się takimi czynnikami jak ukształtowanie terenu, zasięg lądolodów, wpływ głównych wiatrów i prądów morskich oraz warunkami jakie obecnie panują na kołach podbiegunowych. Nie bez znaczenia były badania które prowadzono na Grenlandii i Antarktydzie, traktując je jako relikty ostatniej epoki lodowcowej.

W wyniku tych badań stwierdzono, że pokrywa lodowa nad Ameryką Północną i Eurazją była rozległą, natomiast nad Syberią była przerywana, nieciągła. Półkula południowa miała znacznie więcej lądolodu arktycznego niż w obecnych czasach, a lód szelfowy zajmował większe obszary w kierunkach północnych.

Czasze lodowców występowały na obszarach południowych Ameryki Południowej, Australii Południowej i Nowej Zelandii.

Równie precyzyjnie określono zasięgi ostatniego zlodowacenia. Lodowiec rozwijał się z różnych ośrodków. Maksimum rozwoju lodowca i jednocześnie jego granice określają moreny czołowe i inne utwory poglacjalne. Największe zasięgi lodowiec osiągnął między 21 a 18 tysięcy lat temu. Rozbieżność podyktowana jest zróżnicowaniem warunków klimatu mających wpływ na rozwój lodowca oraz warunkami topograficznymi (czyli wszelkie bariery np. góry czy morza jakie lodowiec mógł napotkać), oraz od obszaru który był pokryty lodowcem.

W czasie maksimum ostatniego zlodowacenia, obniżył znacznie się poziom oceanów o około 100 do 150 metrów, ze względu na uwięzienie w nim olbrzymich ilości wody. Mimo wszystko z badań wynika, że uwięzionej w lodowcu wody powinno być znacznie więcej bo około 165 metrów. Gdyby wzięto pod uwagę efekty ruchów będących skutkiem odprężeń skorupy ziemi wskutek ustępującego lodowca, to spadek poziomu morza powinien wynieść o około 120 metrów mniej niż w dzisiejszym czasie.

Obecnie kontynenty posiadają szelfy których w czasie ostatniego maksimum zlodowacenia nie było ale zastąpione były wybrzeżami. Powierzchnie szelfów charakteryzują się obecnością dawnych koryt rzecznych oraz charakterystycznych osadów lądolodu.

Pływająca pokrywa lodowa cechuje się spadkiem miąższości w porównaniu z lodowcami na lądzie. Lodowce dzielą się na granicy z głęboką wodą i w ten sposób powstają dryfujące góry lodowe. W ten sposób zasięg lądolodów zmniejsza się i dotyczy to zwłaszcza tych które swoje ośrodki mają na wyspach na Islandii. Jak łatwo się przekonać ani Syberia ani Alaska pomimo panujących tam mroźnych warunków nie uległy zlodowaceniom. Aby lądolody mogły przetrwać konieczne są niskie temperatury ale również duże opady śniegu. Lądolód powstanie tam gdzie śnieg będzie się szybciej gromadził niż topił. Zamarznięte M. Arktyczne spowodowało że od północy nie ma dopływu wilgotnego powietrza, natomiast niże powodowały skraplanie się chmur i opady nad górami na południu Azji i gdy docierały nad teren Syberii były już suche, pozbawione wilgoci. W związku z tym te a nie inne warunki klimatyczne wykluczają powstania lądolodu nad Syberią.

Podobnie rzecz się miała zachodzie wybrzeża Am. Północnej. Wiatry które wiały od Pacyfiku ulegały osuszeniu nad terenami górskimi, natomiast lądolód na wschodzie zasilały niże znad Atlantyku.

Powstał tzw. projekt CLIMAP który określa wpływ oceanów na warunki klimatyczne ostatniego zlodowacenia. W określeniu klimatu oparto się na wynikach badań organizmów z przypowierzchniowych warstw toni morskiej i porównaniach z organizmami żyjących obecnie oraz określeniu ich życiowych potrzeb (temperatura i zasolenie).

Ocean Atlantycki był zamarznięty na zachodzie, a dryfujące góry lodowe sięgały od Południowej Karoliny aż do Hiszpanii. Brzegi Afryki były ogrzewane przez Prąd Zatokowy, Anie jak dziś ogrzewa on Wielką Brytanię i Spitzbergen. Nie zmieniła się tylko temperatura wody dla średnich szerokości geogr.

Zmiany w rozmieszczeniu prądów atlantyckich oraz zmiany temperaturowe spowodowały zmiany na świecie. Na krążenie wód oceanicznych wpłynęło pośrednio obniżenie się poziomu mórz, a co się z tym wiąże powiększenie powierzchni kontynentów o szelfy. Zmniejszyła się drożność przepływów, co spowodowało zmiany w krążeniu i wymianie wód oceanicznych. Krążenie prądów morskich zostało ograniczone przesmykiem między kontynentem południowoamerykańskim oraz lodowcem Antarktydy. Ograniczeniu uległa również wymiana wód między Azją i Australią.

Duże zmiany temperatury wywołały zmiany nie tylko na biegunach, kontynentach i oceanach, ale także w strefie podzwrotnikowej i w okolicach równika. Strefy klimatów umiarkowanych i podzwrotnikowych uległy przesunięciom w kierunku równika czego bezpośrednią przyczyną było powiększenie się polarnych i zimnych stref klimatycznych. Na północy Sahary występowały wówczas tak obfite opady jak obecnie w strefach śródziemnomorskich. Na potwierdzenie tej tezy znaleziono na terenach Sahary malowidła na skałach gdzie widoczna była obfitość roślin i zwierząt. Oprócz Sahary, również na terenach obecnej Kaliforni opady deszczu były obfitsze niż w dzisiejszych czasach. Działo się to głównie pod wpływem wiatrów znad terenów Pacyfiku. Ostatnie zlodowacenie, na terenach Kalifornii doprowadziło do powstania wielu jezior. Jako przykład przetrwały do naszych czasów może posłużyć Wielkie Jezioro Słone, pochodzące z tamtego okresu.

Klimat całego świata w okresie ostatniego zlodowacenia był mniej wilgotny niż teraz, wysuszały go obniżone temperatury wód oceanicznych, przez obniżanie parowania oraz opadów. Na lądach również panowały niższe temperatury, na wyższych obszarach o około 2 do 3ºC, a na umiarkowanych o około 5 do 10 ºC. Dane temperaturowe stały się możliwe do odczytania dzięki roślinności oraz analiz pyłku. Dzięki pyłkom i ich analizie dowiadujemy się, że lasy borealne i brzozowo - sosnowe występowały w kierunkach południowych od tundry. Floryda była miejscem gdzie zaczynała się strefa którą porastały lasy liściaste. Działanie lodowca sprawiło, że lasy równikowe miały ograniczone obszary jedynie do małoobszarowych regionów.