ハインリッヒイベント

ハインリッヒ現象とは、ローレンタイド氷床から巨大な氷山群が分離し、ハドソン海峡を横断して北大西洋に流れ込む自然現象である。^{[ 2 ]}海洋地質学者のハルトムート・ハインリッヒによって初めて記述された^{[ 3 ]}この現象は、過去64万年の7つの氷河期のうち5つで発生した。 ^{[ 4 ]}ハインリッヒ現象は、特に最終氷期のウィスコンシン氷期によく記録されているが、前期氷期には見られなかった。^{[ 5 ]}氷山には氷河によって侵食された岩塊が含まれており、氷が溶けるにつれて、その物質は氷筏の破片として海底に沈み、ハインリッヒ層と呼ばれる堆積物を形成した。

氷山の融解により、北大西洋には膨大な量の淡水が流入した。こうした冷たく淡い水の流入は、密度差によって駆動される海洋の熱塩循環パターンを変化させた可能性があり、しばしば地球規模の気候変動の兆候と一致する。

ハインリッヒ現象を説明するために様々なメカニズムが提唱されてきたが、そのほとんどは、最終氷期に北アメリカ北東部の大部分を覆っていた巨大なローレンタイド氷床の不安定性を示唆している。フェノスカンディナビア氷床やアイスランド・グリーンランド氷床など、他の北半球の氷床も関与していた可能性がある。しかし、不安定性の根本原因については依然として議論が続いている。

ハインリッヒイベントの厳密な定義は、北大西洋の海洋堆積物コアで観察される氷山漂流堆積物（IRD）層を引き起こす気候イベント、すなわち北半球の棚氷の大規模な崩壊とそれに伴う膨大な量の氷山の放出である。さらに、この名称は、ほぼ同時期に地球上の他の場所で記録された関連する気候異常も指すことがある。これらのイベントは急速で、おそらく千年未満しか続かず、その期間はイベントごとに異なり、突然の始まりはわずか数年で起こる可能性がある。^{[ 7 ]}ハインリッヒイベントは、最終氷期をカバーする多くの北大西洋海洋堆積物コアで明確に観察されている。それ以前の堆積記録の解像度が低いため、地球の歴史上の他の氷期に発生したかどうかを推測することはより困難である。一部の研究者はヤンガードリアスイベントをハインリッヒイベントと特定しており、その場合、イベントH0となる（右の表）。^{[ 8 ] [ 9 ]}

ハインリッヒイベントは、北グリーンランド氷床コアプロジェクトで最もよく記録されているダンスガード・オシュガーイベントとして知られる急速な温暖化イベントに先行する寒冷期の一部と関連しているように見えるが、すべてと関連しているわけではない。しかし、海洋堆積物コアとグリーンランド氷床コアを同じ時間軸に同期させることの難しさから、この記述の正確性について疑問が生じている。

ハインリッヒの当初の観察では、海洋堆積物コアに、180 μm から3 mm ( 1 ⁄ 8インチ)のサイズ範囲で大陸起源の岩石、「岩片」が極めて高い割合で含まれる 6 つの層が見られました。^{[ 3 ]}より大きなサイズの粒子は海流によって運ばれることができないため、氷山や棚氷から分離した氷山や海氷によって運ばれ、氷山が溶けるときに海底に堆積物が投棄されたものと解釈されています。 IRD の地球化学分析により、これらの堆積物の起源に関する情報が得られます。主に、ハインリッヒのイベント 1、2、4、5 では北米を覆っていた大きなローレンタイド氷床、それとは逆に、小規模なイベント 3 と 6 ではヨーロッパの氷床です。堆積物コアにおけるイベントの特徴は、発生源地域からの距離によって大きく異なります。   

ローレンタイド氷河起源のイベントでは、北緯50度付近にラディマンベルトとして知られる氷河由来の堆積物（IRD）の帯があり、北米の源流からヨーロッパに向かって約3,000 km（1,900マイル）に広がり、ラブラドール海から現在の氷山ルートのヨーロッパ側の端までで1桁薄くなっています（Grousset et al ., 1993）。ハインリッヒイベントの間、膨大な量の淡水が海洋に流れ込みます。ハインリッヒイベント4については、海洋酸素18の同位体異常を再現するモデル研究に基づき、淡水フラックスは0.29±0.05スベルドラップ、継続期間は250±150年と推定されている^{[ 10 ]} 。これは約230万立方キロメートル（55万立方マイル）の淡水量、または2 ± 1メートル（6フィート7インチ± 3フィート3インチ）の海面上昇に相当する。               

いくつかの地質学的指標は、ハインリッヒイベントとほぼ同時期に変動するが、正確な年代測定と相関関係の特定が困難なため、これらの指標がハインリッヒイベントに先行するのか遅れるのか、あるいはそもそも関連があるのか​​どうかを判断することは難しい。ハインリッヒイベントは、多くの場合、次のような変化によって特徴づけられる。

• 北半球（北欧）の海域と東アジアの鍾乳石（洞窟堆積物）のδ18O^の増加は、間接的に地球の気温低下（または氷量の増加）を示唆している^{[ 11 ]}。
• 淡水の流入による海洋塩分濃度の低下^{[ 12 ]}
• アルケノンと呼ばれる生化学的指標を用いた西アフリカ沿岸沖の海面水温の低下推定（Sachs 2005）
• 亜極北大西洋の海面下の温暖化^{[ 13 ]}
• 穴を掘る動物によって引き起こされる堆積物の撹乱（生物攪乱）の変化^{[ 14 ] [ 2 ]}
• プランクトンの同位体組成の変動（ ^{δ13Cの変化、 δ18O}の減少）
• 北米大陸でオークに代わって寒冷地を好むマツが出現していることを示す花粉の証拠（Grimm et al. 1993）
• 有孔虫の個体数減少は、多くのサンプルの原生状態が保存バイアスに起因するものではなく、塩分濃度の低下に関連していると考えられている^{[ 15 ]。}
• アマゾン川河口付近で測定された、大陸からの陸源流出量の増加
• 中国の風成黄土の粒径の増加は、より強い風を示唆している^{[ 16 ]}
• 海流速度の変化を反映した、トリウム230の相対存在量の変化
• 北大西洋における堆積速度の増加は、背景堆積物に対する大陸由来の堆積物（岩石）の増加に反映されている^{[ 3 ]。}
• ヨーロッパの広範囲にわたる草地と低木地の拡大^{[ 17 ]}

これらの記録が世界規模で残っていることは、ハインリッヒの出来事がもたらした劇的な影響を物語っている。

H3とH6は、H1、H2、H4、H5のようなハインリッヒイベントの特徴を強く示していないため、一部の研究者はこれらが真のハインリッヒイベントではないと示唆している。そうなると、ジェラード・C・ボンドが提唱した、ハインリッヒイベントが7000年周期に当てはまるという説（「ボンドイベント」）は疑わしいものとなる。

複数の証拠から、H3とH6は他の事象とは何らかの点で異なっていたことが示唆される。

• 岩石のピーク：H3とH6では岩石の割合がはるかに少ない（1グラムあたり3,000粒対6,000粒）ことが観察されており、これは大陸が海洋に堆積物を供給する役割が比較的低かったことを意味する。
• 有孔虫の溶解：有孔虫の殻はH3期とH6期に浸食が進んでいるように見える（Gwiazda et al. , 1996）。これは、海洋循環パターンの再編成によって、栄養分が豊富で腐食性の高い南極底層水が流入したことを示している可能性がある。
• 氷の起源: H1、H2、H4、H5 の氷山はハドソン海峡地域に由来する古生代の「砕屑炭酸塩」が比較的豊富ですが、H3 と H6 の氷山はその特徴的な物質をあまり運んでいませんでした^{[ 18 ] [ 19 ]}
• 氷河によって運ばれた堆積物の分布：氷河によって運ばれた堆積物はH3とH6の間は東へそれほど広がっていず、一部の研究者は少なくともH3とH6の砕屑物の一部はヨーロッパ起源であると示唆している。アメリカ大陸とヨーロッパ大陸はもともと隣接していたため、各大陸の岩石を区別することは難しく、起源については解釈の余地がある。^{[ 14 ]}

多くの気候変動関連問題と同様に、このシステムは非常に複雑であるため、単一の原因に断定することはできません。考えられる要因は複数あり、それらは大きく2つのカテゴリーに分類されます。

外部からの力

氷床以外のいくつかの要因がハインリッヒ現象を引き起こす可能性があるが、そのような要因は、関与する膨大な量の氷による減衰を克服するほど大きくなければならない。^{[ 20 ]}

ジェラード・C・ボンドは、1,500年スケールでの太陽エネルギーの流れの変化がダンスガード・オシュガーサイクル、ひいてはハインリッヒイベントと相関している可能性があると示唆しているが、エネルギーの変化の規模が小さいため、少なくとも地球システム内で巨大な正のフィードバックプロセスが作用しない限り、そのような地球外要因が要求される大きな影響を与える可能性は低い。しかし、温暖化自体が氷を溶かすのではなく、温暖化に伴う海面変動が棚氷を不安定化させた。海面の上昇は氷床の底を侵食し始め、氷床の下を削り取る可能性がある。1つの氷床が崩壊して急激に上昇すると、放出された氷がさらに海面を上昇させ、他の氷床をさらに不安定化させる。この理論を支持するのは、H1、H2、H4、H5における氷床の崩壊が同時ではないことであり、ヨーロッパの崩壊はヨーロッパの融解に最大1,500 年先行していた。^{[ 7 ]}

大西洋熱略奪モデルは、海洋循環の変化により、一方の半球の海洋が他方の半球の海洋を犠牲にして温暖化することを示唆している。^{[ 22 ]}現在、メキシコ湾流は暖かい赤道付近の海水を北のノルウェー海に流している。北の海に淡水が流入すると、メキシコ湾流の勢いが弱まり、代わりに南向きの海流が発生する可能性がある。これにより、北半球は冷却され、南半球は温暖化し、氷の蓄積と融解の速度に変化が生じ、棚氷の破壊やハインリッヒイベントを引き起こす可能性がある。^{[ 23 ]}

ローリングが2004年に発表した双極モデルは、海面上昇によって浮力のある棚氷が持ち上げられ、不安定化と破壊を引き起こしたと示唆している。棚氷による支えがなくなると、大陸氷床は海に向かって流れ出し、氷山や海氷へと崩壊するだろう。

淡水流入は、海洋と大気の結合気候モデルによって示唆されており、^{[ 24 ]}ハインリッヒイベントとダンスガード・オシュガーイベントの両方がヒステリシス挙動を示す可能性があることが示されています。これは、0.15 Sv の増加や 0.03 Sv の減少など、北欧海域への淡水負荷の比較的小さな変化でも、地球規模の循環に大きな変化を引き起こすのに十分であることを意味します。^{[ 25 ]}結果は、ハインリッヒイベントがグリーンランド周辺ではなく、さらに南、主に亜熱帯大西洋で寒冷化を引き起こすことを示しており、これは入手可能な古気候データのほとんどによって裏付けられています。この考えは、マスリンら(2001)によって DO イベントと関連付けられました。^{[ 7 ]}彼らは、各氷床には独自の安定条件があるが、融解時に淡水の流入が海流を再編成し、他の場所で融解を引き起こすのに十分であると示唆しました。より具体的に言うと、DO寒冷イベントとその結果として流入する融解水は、北大西洋深層水（NADW）の流れを弱め、北半球の循環を弱めるため、南半球では極方向への熱の移動が増加します。この温暖化した海水は南極の氷を融解させ、密度成層と南極底層水（AABW）の流れを弱めます。これによりNADWは以前の強さに戻り、北半球の融解と新たなDO寒冷イベントを引き起こします。最終的に、融解水の蓄積が閾値に達すると、海面が上昇してローレンタイド氷床の下を削り、ハインリッヒイベントが発生してサイクルがリセットされます。

ハントとマリン（1998）は、ハインリッヒイベントは氷河の急速な融解によって氷縁付近で引き起こされる地震によって引き起こされると提唱した。^{[ 26 ]}

• 氷床の力学
• 債券イベント

• 2011年の最近の研究の要約: Alvarez-Solas, Jorge; Ramstein, Gilles (2011). "ハインリッヒ事象のトリガーメカニズムについて" .米国科学アカデミー紀要. 108 (50): E1359–60. Bibcode : 2011PNAS..108E1359A . doi : 10.1073/pnas.1116575108 . PMC 3250121 . PMID 22123946 .  

• ウィリアム・C・カルビン、「気候に関する大転換」、アトランティック・マンスリー誌、281(1):47–64（1998年1月）より抜粋。
• （ジェラルド・ボンド）「最近の急激な気候寒冷化サイクルが発見された」：コロンビア大学プレスリリース、1995年12月11日
• IPCC TAR セクション 2.4.3 氷河期における気候変動の速度はどのくらいだったか？