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Géographie physique et Quaternaire

Volume 58, numéro 2-3, 2004, p. 337-352

Glacial History, Paleogeography and Paleoenvironments in Glaciated North America

Sous la direction de Stephen A. Wolfe et Alain Plouffe

Direction : André G. Roy (directeur)

Rédaction : Pierre J.H. Richard (rédacteur en chef)

Éditeur : Les Presses de l'Université de Montréal

ISSN : 0705-7199 (imprimé)  1492-143X (numérique)

DOI : 10.7202/013147ar

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Article

Stable Isotope Records from Mount Logan, Eclipse Ice Cores and Nearby Jellybean Lake. Water Cycle of the North Pacific Over 2000 Years and Over Five Vertical Kilometres: Sudden Shifts and Tropical Connections

D. A. Fisher

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

david.fisher@nrcan.gc.ca

With contributions from

C. Wake

Climate Change Research Center, Morse Hall, University of New Hampshire, Durham, New Hampshire 03824, United States

K. Kreutz

Climate Change Institute and Department of Earth Sciences, University of Maine, Orono, Maine 04469, United States

K. Yalcin

Climate Change Research Center, Morse Hall, University of New Hampshire, Durham, New Hampshire 03824, United States

E. Steig

Quaternary Research Center, 19 Johnson Hall, Box 1360, University of Washington, Seattle, Washington 98195, United States

P. Mayewski

Climate Change Institute and Department of Earth Sciences, University of Maine, Orono, Maine 04469, United States

L. Anderson

Department of Geosciences, University of Massachusetts-Amherst, Amherst, Massachusetts 01003, United States

J. Zheng

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

S. Rupper

Quaternary Research Center, 19 Johnson Hall, Box 1360, University of Washington, Seattle, Washington 98195, United States

C. Zdanowicz

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

M. Demuth

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

M. Waszkiewicz

9553 77th Avenue, Edmonton, Alberta T6C 0M3

D. Dahl-Jensen

Niels Bohr Institute, Juliane Maries Vej 30, University of Copenhagen, DK‑2100, Copenhagen East, Danemark

K. Goto-Azuma

National Institute of Polar Research, Tokyo 173‑8515, Japan

J. B. Bourgeois

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

R. M. Koerner

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

J. Sekerka

Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario K1A 0E8

E. Osterberg

Climate Change Institute and Department of Earth Sciences, University of Maine, Orono, Maine 04469, United States

M. B. Abbott

Department of Geology and Planetary Science, University of Pittsburg; Pittsburg, Pennsylvania 15260; United States

B. P. Finney

Institute of Marine Sciences, University of Alaska Fairbanks, Fairbanks, Alaska 99775, United States

S. J. Burns

Department of Geosciences, University of Massachusetts-Amherst, Amherst, Massachusetts 01003, United States

Abstract

Three ice cores recovered on or near Mount Logan, together with a nearby lake record (Jellybean Lake), cover variously 500 to 30 000 years. This suite of records offers a unique view of the lapse rate in stable isotopes from the lower to upper troposphere. The region is climatologically important, being beside the Cordilleran pinning-point of the Rossby Wave system and the Aleutian Low. Comparison of stable isotope series over the last 2000 years and model simulations suggest sudden and persistent shifts between modern (mixed) and zonal flow regimes of water vapour transport to the Pacific Northwest. The last such shift was in A.D. 1840. Model simulations for modern and “pure” zonal flow suggest that these shifts are consistent regime changes between these flow types, with predominantly zonal flow prior to ca. A.D. 1840 and modern thereafter. The 5.4 and 0.8 km asl records show a shift at A.D. 1840 and another at A.D. 800. It is speculated that the A.D. 1840 regime shift coincided with the end of the Little Ice Age and the A.D. 800 shift with the beginning of the European Medieval Warm Period. The shifts are very abrupt, taking only a few years at most.

Résumé

Comportement des isotopes stables dans les carottes de glace des monts Logan et Eclipse et les sédiments lacustres du lac Jellybean. Le cycle de l’eau dans le Pacifique nord sur 2000 ans et sur cinq kilomètres verticaux : changements brusques et connexions tropicales

Trois carottes de glace prélevées à proximité du mont Logan, combinées à une coupe stratigraphique du lac Jellybean, couvrent une période comprise entre 500 et 30 000 ans. Elles renseignent sur les taux de changement de la composition isotopique de la troposphère. La région étudiée est importante au niveau climatologique puisqu’elle est au point de convergence des ondes de Rossby et de la dépression des Aléoutiennes. La comparaison entre la composition isotopique depuis 2000 ans et les résultats des simulations suggère des changements brusques et persistants entre les régimes de transport de vapeur d’eau modernes et zonaux dans le nord-est du Pacifique, où le dernier changement s’est produit en 1840 de notre ère. Les simulations indiquent que les changements de flux correspondent aux changements de régime, avec un flux zonal avant ca 1840 pour passer au type moderne ensuite. Les forages à 5,4 et 0,8 km d’altitude montrent un changement en A.D. 1840 et un autre en l’an 800. On présume que ces changements de régime coïncident respectivement avec la fin du Petit Âge Glaciaire et le début de la période médiévale chaude, ces changements s’étant produits en quelques années seulement.

 Acknowledgements

The field and laboratory work for these projects has been generously supported by International Arctic Research Center (IARC), the National Institute for Polar Research (Japan), the Geological Survey of Canada, the Niels Bohr Institute of the University of Copenhagen and the National Science Foundation (NSF grants OPP‑0136005, OPP‑0240878, OPP‑0094587). The assistance of the Kluane Research Station manager Andy Williams (Arctic Institute of North America) was invaluable. The active help and cooperation of Gerrold Holdsworth is also gratefully acknowledged. The paper was improved through thorough reviews by Lloyd Keigwin, Steve Wolfe and an anonymous reviewer, and the editorial assistance of Barbara Stevenson.

Manuscrit reçu le 5 mai 2005 ; manuscrit revisé accepté le 13 janvier 2006 (publié le 2e trimestre 2006)

Auteurs : D. A. Fisher, C. Wake, K. Kreutz, K. Yalcin, E. Steig, P. Mayewski, L. Anderson, J. Zheng, S. Rupper, C. Zdanowicz, M. Demuth, M. Waszkiewicz, D. Dahl-Jensen, K. Goto-Azuma, J. B. Bourgeois, R. M. Koerner, J. Sekerka, E. Osterberg, M. B. Abbott, B. P. Finney et S. J. Burns
Titre : Stable Isotope Records from Mount Logan, Eclipse Ice Cores and Nearby Jellybean Lake. Water Cycle of the North Pacific Over 2000 Years and Over Five Vertical Kilometres: Sudden Shifts and Tropical Connections
Revue : Géographie physique et Quaternaire, Volume 58, numéro 2-3, 2004, p. 337-352
URI : http://id.erudit.org/iderudit/013147ar
DOI : 10.7202/013147ar

Tous droits réservés © Les Presses de l'Université de Montréal, 2006

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