中期中新世の気候最適期

中期中新世気候最適期（MMCO ）は、中期中新世温暖極大期（MMTM）[ 1 ]または中新世気候最適期（MCO）[ 2 ]とも呼ばれ、約1700万年前から1400万年前までの期間であり、その気候は現在よりも約3℃暖かかった。

間隔

ツァイダム盆地の花土溝セクションにおける中新世堆積層の磁化率に基づくと、MMCOは1750万年から1450万年前まで続いた。この期間に堆積した岩石は、 MMCOを定義する当時の暖かく湿潤な環境の中で超常磁性で単磁区の磁鉄鉱が生成されたため、高い磁化率を示している。[ 3 ]

底生有孔虫オリドルサリス・ウンボナトゥスのMg/Ca古温度測定から得られた推定値によると、MMCOの始まりは1690万年前、温暖化のピークは1530万年前、MMCOの終わりは1380万年前であったと示唆されている。[ 4 ]

気候

MMCO期間中の世界平均表面温度は約18.4℃で、現在より約3℃、産業革命以前より4℃高かった。[ 5 ]熱帯気候の緯度帯は大幅に拡大した。[ 6 ]緯度気候勾配は緯度1度あたり約0.3℃であった。[ 7 ]温暖期に相当する軌道離心率が最大となる間、海洋のリソクラインは約500メートル浅くなった。[ 8 ]

北極圏には氷がなく、その大半は恒久的な森林に覆われるほど温暖でした。アイスランドは湿潤な亜熱帯気候でした。[ 2 ]

英国の年平均気温（MAT）は16.9℃でした。[ 9 ]中央ヨーロッパでは、寒冷月最低気温（mCMT）は少なくとも8.0℃、暖温月最低気温（mWMT）は約18.3℃で、全体的なMATは17.4℃以上でした。[ 10 ]チェコ共和国のヘブリン採石場のデータによると、中央ヨーロッパの年間降水量範囲は1050～1600 mmでした。[ 11 ]ポーランドとブルガリアの気候データは、MMCO期間中のヨーロッパの緯度温度勾配が最小であったことを示唆しています。[ 12 ]フランス、スイス、ドイツ北部の大部分は密で湿気の多い熱帯雨林に覆われていましたが、スペイン南部と中央部は乾燥しており、開けた環境でした。[ 13 ]それでも、スペイン北東部のエブロ盆地は湿気が高かったです。[ 14 ]北アルプス前地盆地（NAFB）では、MMCO期間中に水循環が激化した。 [ 15 ]オーストリアのシュテッテン地域では、冬の平均気温が9.6～13.3 °C、夏の平均気温が24.7～27.9 °Cで、現在はそれぞれ-1.4 °C、19.9 °Cであったのとは対照的である。この地点の降水量は冬に9～24 mm、夏に204～236 mmであった。[ 16 ]異例なことに、ウィーン盆地の底水はMMCO期間中に顕著な冷却を示している。[ 17 ]南西アナトリアは森林が大部分を占めていた。[ 18 ]

熱帯収束帯（ITCZ）の北半球の夏の位置は北に移動しました。ITCZはモンスーン降雨量が最大となる地帯であるため、東アジア夏季モンスーン（EASM）による降水量は中国南部で増加し、インドシナ半島では同時に減少しましたが、[ 19 ]この結果は、東アジア水文気候がMMCO期間中、モンスーン性ではなく惑星性であったことを示唆する他の研究と矛盾しています。[ 20 ]ジュンガル盆地北西部は温暖湿潤な気候でした。[ 21 ]チベット高原も同様に全体的に湿潤で温暖でした。[ 3 ] MMCO期間中の東アジア水文気候は、主に405千年の離心率と173千年の黄道傾斜帯によって支配されていました。[ 22 ]

全体的に、北緯40度以北の北アメリカ西部は、北緯40度以南よりも湿潤であった。[ 23 ]太平洋岸北西部の内陸部では、1510万年前後のMMCOの間に降水量が劇的に増加した。[ 24 ]対照的に、北アメリカ西部のモハーベ地域は乾燥傾向を示した。[ 25 ]ニュージャージー棚に沿って、MMCOは中新世のそれ以前またはそれ以降の気候間隔と比較して識別可能な気候的シグナルをもたらさなかった。ここの気温は、アパラチア山脈の隆起によって低く抑えられていた可能性がある。[ 26 ]

南アメリカ北部では、MMCO期間中のITCZの北上に伴い、降水パターンの季節性が高まりました。[ 27 ]中央アンデスでは、全体的な水分利用可能性が増加しました。[ 28 ]ボリビアのアルティプラーノのMATは21.5～21.7±2.1℃で、現在のMAT8～9℃とは対照的ですが、MMCOの降水パターンは現在と同一です。[ 29 ]

気候モデルは、北アフリカがMMCO期間中に湿潤になったことを示唆している。[ 30 ]西アフリカモンスーンは強まり、[ 31 ] MMCOの開始時にそのダイナミクスは主に黄道傾斜力によって支配され、これは240万年前の離心率極小期と一致していた。[ 32 ]西アフリカ沖合の風の強まりと北アフリカにおける大陸風化の促進により、西アフリカ沖の大西洋で酸素極小帯が拡大した。[ 33 ]南アフリカのケープ半島は現在よりもかなり暖かく、その環境は開けた河畔林と湿地の間を変動していた。[ 34 ]

南極では、夏の平均気温は約10℃でした。[ 35 ]東南極氷床（EAIS）の面積は大幅に減少し、[ 36 ] [ 37 ]現在の体積のわずか25%を占めていた可能性があります。[ 38 ]しかし、面積の縮小と南極の海岸線からの後退にもかかわらず、EAISは比較的厚いままでした。[ 39 ]さらに、南極の極地の氷床は、この温暖な時期を通じて大きな変動性と不安定性を示しました。[ 40 ]

海洋循環モデルによれば、パナマ海路とテチス海路の開通により太平洋とインド洋からの海水流入量が増加し、大西洋南北循環（AMOC）が強化されたことが示されています。このAMOCの強化は、混合層の深化をもたらしました。南極周極流（ACC）は、偏西風の応力が増大し、南極の海氷面積が減少するにつれて、さらに強まりました。[ 41 ]

原因

MMCO の地球温暖化は、新第三紀の他の時期に比べて大気中の二酸化炭素濃度が高かったことに起因しています。[ 2 ] [ 42 ]ホウ素に基づく記録は、MMCO の間にp CO 2が 300 から 500 ppm の間で変動したことを示しています。 [ 40 ]アイダホ州レイルロードキャニオンの古土壌から、 MMCO p CO 2の推定値が 852 ± 86 ppm になりました。[ 43 ]この高いp CO 2の主な原因は、一般的に火山活動の活発化であると認められています。[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]有機炭素に富む堆積物のマグマ岩脈とシルによる熱水変質が、p CO 2の上昇にさらに寄与しました。[ 47 ]コロンビア川玄武岩層群（CRBG）の活動は、米国北西部の大きな火成岩地域であり、1670万年から1590万年の間にその内容物の95%を放出しており、これがMMCOを引き起こした主要な地質学的イベントであると考えられている。 [ 48 ] CRBGは合計で4090～5670 Pgの炭素を大気中に放出したと推定されており、そのうち3000～4000 Pgはグランドロンド玄武岩の噴火で放出され、MMCOの異常な暖かさの多くを説明しています。二酸化炭素は、火山活動から直接放出されたものと、貫入マグマ岩床からの潜在的脱ガスによって既存の堆積物から温室効果ガスが解放されたものの両方によって放出された。しかし、CRBGの活動と潜在的脱ガスは、1630万年以前の温暖化を十分に説明できない。[ 49 ]地殻活動の活発化によりプレート境界での火山性ガス放出が増加し、背景熱が高まり、CRBG活動が相乗的に働いて気温が上昇した。[ 50 ]

砂漠に覆われた地球の表面積の減少と森林の拡大によるアルベドの減少は、MMCOの温度を高める重要な正のフィードバックであった。 [ 51 ]

MMCO期間中の有機炭素埋没の性質と規模については議論の余地がある。正統的な仮説では、温暖化の結果として海面上昇によって水没した陸地における有機炭素埋没の増加が、さらなる温暖化を抑制する重要な負のフィードバックであったとされている。[ 52 ] [ 53 ]この正の炭素排出はモントレー炭素排出と呼ばれ、地球全体で記録されているが、主に環太平洋ベルトで記録されている。[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]モントレー排出はMMCOを包み込むようにみえる。つまり、この炭素排出は気候最適期の直前に始まり、気候最適期の直後に終了したことを意味する。[ 57 ]しかし、最近の研究では、モントレー仮説に異議を唱え、矛盾を指摘しています。その根拠は、MMCOは有機炭素の埋没が少ない時期に発生したこと、おそらくは有機物の細菌分解が促進され、炭素が海洋大気系に再循環されたこと、そしてこの有機炭素埋没の最低値がMMCOの持続的な温暖化に寄与したというものです。[ 58 ]

海面上昇、水質酸素濃度の低下、極地氷床の不安定化による南北循環の減速は、長期にわたる地球温暖化を可能にするフィードバックとして作用した可能性がある。[ 59 ]

気候モデル化により、MMCO期間中に観測された気温上昇を説明するために存在していたはずの、未だ知られていない強制力とフィードバック機構が残っていることが示されている。[ 60 ] MMCO期間中に大気中に存在していたと知られている二酸化炭素の量と他の既知の境界条件だけでは、中期中新世の高温を説明するには不十分である。[ 2 ]

生物学的影響

MMCOの世界は森林が深く、北極全域、さらには南極の一部にも木々が生い茂っていました。[ 2 ]ツンドラや森林ツンドラは北極には存在しませんでしたが、[ 61 ]南極の氷床の北側では顕著な特徴でした。[ 62 ]

北アメリカ北部は冷温帯林が優占していた。北アメリカ西部は主に暖温帯の常緑広葉樹林と混合林で構成されていた。[ 23 ]サコークリークの証拠は、MMCO期間中の太平洋岸北西部の植物の変化は離心率の変化によって左右されたことを示している。[ 63 ]オレゴンでは、MMCOは有蹄類の形態多様性のピークと一致していた。[ 64 ]気候の変化にもかかわらず、オレゴンのウマ科動物のニッチはMMCOを通じて変化しなかった。[ 65 ]現在のモハーベ砂漠は、MMCO期間中はC 3イネ科のイネ科植物が優占する草原であり、 [ 25 ]河畔地域は閉鎖林冠と湿潤な生息地が特徴であった。[ 66 ] MMCO期間中にC 4植物がこの地域で拡大し始めたが、モハーベ地域の草食動物は高い食性によって特徴付けられ、主にC 3植物を食べ続けた。[ 67 ] MMCO期間中の海面低下により、ゴンフォテリウム科の動物が北米南岸に到達した。[ 68 ]中央アメリカには、今日と同様に熱帯植生があった。[ 23 ]地殻変動が活発な北米西部の地域では、陸生哺乳類の種の出現が急増した。[ 69 ] MMCO期間中の北米の哺乳類動物相は、現在のセレンゲティの反芻動物相に匹敵する多様性レベルを持っていた。[ 70 ] 悪名高い好熱性動物であるトゥピナンビン亜科の鱗竜は、米国南東部に生息することができた。[ 71 ]

ヨーロッパでは、MMCOの間に好熱植物が北方へと拡大した。[ 10 ]中央パラテチスの北西海岸に沿って、混合中生林植生が優勢だった。[ 72 ]シュテッテン地域では、歳差運動によって強制された海進-海退サイクルの海進期にトウヒとモミの木が豊富に増加したが、海面低下期には、カヤツリグサ科が優勢な塩性湿地とスギ科が優勢な沼地が広がった。 [ 16 ]沖合では、中央パラテチスでサンゴ礁が発達することができた。[ 73 ]フランス中央東部とドイツ北部を覆う密で湿った森林のため、これらの地域の種の豊富さは高く、哺乳類は小型の分類群が優勢であったが、より乾燥したイベリア半島では種の豊富さが低く、中型哺乳類は比較的少なかった。[ 13 ]ポーランドでは、泥炭を形成する植生が豊富だったため、中部ポーランド亜炭層が形成されました。[ 74 ]中央パラテチスの西縁では、多様な生息地がモザイク状に存在していたため、霊長類の多様性が爆発的に増加しました。[ 75 ] Procervulus属は、MMCOがヨーロッパの植生と生態系構造に与えた影響の結果、食性を多様化させることができました。[ 76 ]ヨーロッパでは、 MMCOの気候が現在よりもはるかに温暖だったため、外温性の脊椎動物も豊富でした。 [ 10 ]ヨーロッパに最後に生息していたワニ形類は、MMCOの終焉期に生息していました。[ 77 ]パラテチスでは、海洋生物の多様性はMMCOの終焉時にピークに達しました。[ 78 ]

中央アジアではステップ生態系が拡大し、開けたステップに適応したC4植物と大型哺乳類の両方が増加した。 [ 79 ] MMCOは、連続した亜熱帯林を作り出してこれらの類人猿がアフリカからユーラシアへ移動できるようにすることで、アジアへのポンギネ科の拡散を促進した可能性がある。 [ 80 ]この同じ回廊に沿って、根茎亜綱と有蹄類の齧歯類が同時に分散した。 [ 81 ]ウバリア属の分散は、アジアを通ってオーストラリアへ同様の経路をたどった。[ 82 ]東アジアの大型草食哺乳類は、その多様性を大幅に増加させた。[ 83 ] MMCOの期間中、中国黄土高原でC4植物の主要な放散が観察されているが、これはEASMの強化によるものと考えられる。[ 84 ]東アジアの森林環境も同様に、特にMMCO後期に強力なEASMによって育まれ、[ 85 ]中国中緯度地域では熱帯雨林生態系が出現した。[ 86 ]日本では、温暖な気温のおかげでミキマツが繁茂することができた。[ 87 ]南西日本の海岸には主に好熱性甲虫が生息していた。[ 88 ]

南アメリカ北部には熱帯常緑広葉樹林が広がっていた。アタカマ砂漠は中央南アメリカ西海岸沿いに既に存在し、南に向かうにつれて温帯乾生低木林と温帯硬葉樹林および低木林へと段階的に変化していた。南緯35度以南の南アメリカ東部では、温帯常緑広葉樹林と混合林が優勢で、温帯草原も見られた。[ 23 ] MMCOは南アメリカの陸生哺乳類相の分割と多様化に大きな役割を果たした。[ 89 ]パタゴニアでは、MMCOは大型昆虫の生痕化石の増加と関連しており、これは大型昆虫の大量発生を可能にした高い生産性によるものである。[ 90 ]

アフリカでは、湿度の上昇によって熱帯雨林が拡大し、始新世から漸新世への移行期以降に分断されていた熱帯雨林の生息地が再接続されました。[ 91 ]アフリカ大陸で最大のサティリン蝶の放散を代表するビシクルスの急速な種分化は、MMCOの気候変動の中で起こりました。[ 92 ]アフリカンドワーフカメレオンは、MMCOの終わり頃に進化の放散の始まりを経験しました。[ 93 ]

現在の地球温暖化との比較

MMCOによる気温上昇は産業革命以前の平均値より3～4℃高いと推定されており、これは気候変動に関する政府間パネル（IPCC）が行った人為的地球温暖化の中期予測で将来予測されている値と類似している。 [ 94 ]将来のp CO2の推定値も、MMCOから導き出されたものと非常によく似ている。[ 2 ]このように多くの類似点があるため、多くの古気候学者は、地球の将来の気候のアナログとしてMMCOを使用している。[ 1 ] [ 95 ]おそらく、MMCOは考えられるすべてのアナログの中で最良のものである。寒冷な鮮新世のp CO2はすでに超えられているが、温暖な始新世では地球の気温と二酸化炭素レベルが非常に高かったため、そこに到達するにはもはや現実的ではない、または起こりそうにないシナリオが必要になる。[ 2 ]

参照

参考文献

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