551.513 Моделирование климатических последствий падения крупного астероида 66 млн лет назад
Пархоменко В. П. (МГТУ им.Н.Э.Баумана/ФИЦ ИУ РАН)
КЛИМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ПАЛЕОКЛИМАТ, ЧИКСУЛУБ
doi: 10.18698/2309-3684-2019-2-6883
Исследования указывают на массовую гибель на Земле значительного количества биологических групп, в частности - динозавров, в конце мелового периода 66 миллионов лет назад. Окончательная причина этого явления остается предметом обсуждения. В настоящее время существуют две основные теории: крупномасштабные извержения вулканов и воздействие астероида, образовавшее кратер Чиксулуб (Мексика). Производство серосодержащих газов из испарений поверхностных слоев Земли при соударении сейчас считается основным источником климатических эффектов, поскольку они образуют стратосферные сульфатные аэрозоли, которые блокируют солнечный свет и таким образом охлаждают атмосферу Земли и препятствуют фотосинтезу. В настоящей работе представлено применение совместной модели климата для изучения эффектов воздействия этого астероида на климат Земли. Установлено, что в зависимости от времени пребывания в стратосфере аэрозоля, глобальная годовая средняя температура приземного воздуха уменьшалась, на 18°С–26°С, оставалась ниже нуля в течение 4–30 лет и наблюдалось время восстановления более 30 лет.
[1] Renne P.R., Deino A.L., Hilgen F.J., Kuiper K.F., Mark D.F., Mitchell W.S., Morgan L.E., Mundil R., Smit J. Time Scales of Critical Events Around the Cretaceous-Paleogene Boundary. Science, 2013, vol. 339, iss. 6120, pp. 684–687.
[2] Schoene B., Samperton K.M., Eddy M.P., Keller G., Adatte T., Bowring S.A., Khadri S.F.R., Gertsch B. U-Pb geochronology of the Deccan Traps and relation to the end-Cretaceous mass extinction, Science, 2015, vol. 347, iss. 6218, pp. 182–184.
[3] Kring, D.A. The Chicxulub impact event and its environmental consequences at the Cretaceous-Tertiary boundary. Paleogeogr. Paleoclimatol. Paleoecol., 2007, no. 255 (1-2), pp. 4–21.
[4] Feulner G. Climate-modelling of mass-extinction events: a review. Int. J. Astrobiol., 2009, no. 8, pp. 207–212.
[5] Alvarez L.W., Alvarez W., Asaro F., Michel H.V. Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction. Science, 1980, vol. 208, iss. 4448, pp.1095–1108.
[6] Covey C., Thompson S.L., Weissman P.R., MacCracken M.C. Global climatic effects of atmospheric dust from an asteroid or comet impact on Earth. Globa Planet. Change, 1994, no. 9 (3-4), pp. 263–273.
[7] Pope K.O. Impact dust not the cause of the Cretaceous-Tertiary mass extinction. Geology, 2002, no. 30 (2), pp. 99–102.
[8] Pierazzo, E., Kring D.A., Melosh H.J. Hydrocode simulation of the Chicxulub impact event and the production of climatically active gases, J. Geophys. Res. 1998, vol. 103, iss. E12, pp. 28607–28625.
[9] Pierazzo E., Hahmann A.N., Sloan C. Chicxulub and climate: radiative perturbations of impact-produced S-bearing gases. Astrobiology, 2003, vol. 3, no. 1, pp. 99–118.
[10] Dimitrienko Yu.I., Koryakov M.N., Zakharov A.A. Computational Modeling of Conjugated Aerodynamic and Thermomechanical Processes in Composite Structures of High-speed Aircraft. Applied Mathematical Sciences, 2015, vol. 9,
no. 98, pp. 4873–4880. http://dx.doi.org/10.12988/ams.2015.55405
[11] Димитриенко Ю.И., Коряков М.Н., Захаров А.А. Применение метода RKDG для численного решения уравнений газовой динамики на неструктурированных сетках. Математическое моделирование и численные методы, 2015, № 4, с. 75–91.
[12] Dimitrienko Yu.I., Koryakov M.N., Zakharov A.A. Application of Finite Diffe-
rence TVD Methods in Hypersonic Aerodynamics. Finite Difference Methods, Theory and Applications. Lecture Notes in Computer Science, 2015, vol. 9045, pp. 161–168. DOI 10.1007/978-3-319-20239-6_15
[13] Димитриенко Ю.И., Шугуан Ли. Конечно-элементное моделирование
неизотермического стационарного течения неньютоновской жидкости
в сложных областях. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 70–95.
[14] Пархоменко В.П. Глобальная модель климата с описанием термохалинной циркуляции Мирового океана. Математическое моделирование и численные методы, 2015, № 1, с. 94–108.
[15] Пархоменко В.П. Применение квазислучайного подхода и ансамблевых вычислений для определения оптимальных наборов значений параметров климатической модели. Информатика и ее применения, 2017, т. 11, вып. 2, с. 65–74.
[16] Sewall J.O., van de Wal R.S.W., van der Zwan K., van Oosterhout C., Dijkstra H.A., Scotese C.R. Climate model boundary conditions for four Cretaceous time. Clim. Past, 2007, vol. 3, no. 4, pp. 647–657.
[17] Royer D.L. CO2-forced climate thresholds during the Phanerozoic, Geochim. Cosmochim. Ac., 2006, vol. 70, no. 23, pp. 5665–5675.
[18] Hong S.K., Lee Y.I. Evaluation of atmospheric carbon dioxide concentrations during the Cretaceous. Earth Planet. Sci. Lett., 2012, vol. 327, pp. 23–28.
[19] Brugger J., Feulner G., Petri S. Baby, it's cold outside: Climate model simulations of the effects of the asteroid impact at the end of the Cretaceous. Geophysical Research Letters, vol. 44, iss. 1, pp. 419–427.
[20] Pope K.O., Baines K.H., Ocampo A.C., Ivanov B.A. Energy, voltile production,and climatic effects of the Chicxulub Cretaceous/Tertiary impact. J. Geophys. Res., 1997, vol. 102, iss. E9, pp. 21645–21664.
[21] Vellekoop J., Sluijs A., Smit J., Schouten S., Weijers J.W.H. Sinninghe Damst J.S, Brinkhuis H. Rapid short-term cooling following the Chicxulub impact at the CretaceousPaleogene boundary. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, vol. 111, iss. 21, pp. 7537–7541.
[22] Renne P.R., Sprain C.J., Richards M.A., Self S., Vanderkluysen L., Pande K. State shift in Deccan volcanism at the Cretaceous-Paleogene boundary, possibly induced by impact. Science, 2015, vol. 350, iss. 6256, pp. 76–78.
Пархоменко В.П. Моделирование климатических последствий падения крупного астероида 66 млн лет назад. Математическое моделирование и численные методы, 2019, № 2, с. 68–83.
Работа выполнена при поддержке Проекта РФФИ №17-01-00693.
Скачать статью
Количество скачиваний: 581