Milankovitch 주기와 연대 측정 및 변화의 역학

Milankovitch 주기와 연대 측정

앞서 지적한 바와 같이 동위원소 변이는 Milankovitch 기작에 의해서 나타낼 수 있는 어떤 규칙적인 주기화를 나타낸다. 이 기작(mechanisms)은 온난한 기간으로 분류된 빙하시기의 연속에 대한 원인으로서 지구의 궤도 변수(earth's orbital parameters)의 규칙적인 변화를 야기시킨다는 것이다. Milankovitch(1879~1958) 가설은 장기간 변동은 태양으로부터 여름동안에, 북반구 고위도에서 받은 복사에 의한 것이다. 지난 60만년 이상 빙하시기의 발생을 좌우했다고 나타낸다.

 

Emiliani 제안이 검토되기 전에 동위원소 변형에 대한 시간 기준을 필요로 한다. 다음의 3가지 연령 측정방법이 유용하다.

 

1. C-14 dating: 기록의 최상부의 연령측정과 하부에 extrapolation, 이는 신뢰도가 떨어진다.

2. 우라늄 dating: 마지막 해수면 동안에 성장한 coral의 연령측정, 동위원소 stage 5에서 온난 peak와 연관되어질 수 있는 자료이다. 이 방법에 의한 빙하세대의 최적 측정은 124,000yrs 정도이고, 이 결과로 퇴적 속도를 구하고, 이는 C-14에 기반을 둔 것보다 신뢰도가 높다.

3. 자기전도(magnetic reversals): 해저확장에서 언급한 기록과 동일하다. 주로 심해 퇴적물에 역시 기록되어 있다. 자기시기 (magnetic epochs)로 마지막 한계는 700,000년 전에 해당된다. 이 자료는 단지 긴 코아에서 나타낼 수 있다. 이는 동위원소 변이에 대해서 시기의 보정 (interpolation)을 하게된다.

 

둘째, 셋째 방법으로부터 추정된 시간 기준(time scale)은 Milankovitch 커브와 동위원소 기록사이의 비교에서 사용된다. 커브의 유사성이 뚜렷하다. 스펙트럼 분석(spectral analysis)은 다음 기간을 나타낸다(20,000. 40,000. 100,000년), 이는 Milankovitch의 방열곡선 (irradiation curve)에 포함된 주 시기에 근접한다. 따라서 ‘북반구 방열이 플라이스토세 기온 변동의 주파수(회수)를 조절하는 주요 요소이다.'라는 증거가 되었다. 이 주파수란 지구회전축의 운동과 태양 주위 항로의 형태에서 변화를 나타낸다. 이 축은 공간에서 안정되지 않고 현재에서 처럼 항상 북극성에서 지적되지 않는다. 그대신 한 circle을 표시한다. 북극성 (North star)이 한 지점이다. circle은 약 22,000년 한번 완료되었다. 이것이 세차운동(precession)이다. 역시 그 궤도 평면에 지구축의 편각이 시간에 따라 변한다. 현재 66.5. 이고, 41,000년에 한때 약 65 ~ 68. 사이에 변했다. 이것은 경도(obliquity) 변화이다. 이 경도는 매우 중요하다. 왜냐하면 고(高)경도는 확실하게 온난한 여름과 추운 겨울을 의미하기 때문이다. 최종적으로 태양주위의 지구궤도는 원이 아니라 타원체이다. 장, 단축사이 비는 시간에 따라서 변하는데, 이를 평평도(ecentricity) 변화라 한다. 한 주기(circle)는 100,000년 걸린다. 이들은 북반구 계절적 방출(seasonal irradiation)의 변화를 지배하는 요소들이다. 가정적으로 이들 변화들이 Snow cover의 변화량으로 환산되어지는 북반구에서 특히 민감한 위도 벨트(sensitive latitudinal belt)를 나타낸다. 이는 차례로 알베도 feedback 기작에 의해서 기온이 좌우된다.

 

 

변화의 역학(dynamics of change)

방열 (irradiation) 주기가 실제로 동위원소기록과 상호관계되고 Milankovitch 기작이 나타난 주파수(횟수)를 설명하기에 타당한 방법이라는 의견을 받아들이면 동위원소기록의 2가지 중요한 특성에 접근한다. 즉 최대진폭의 안정(stabilization of the maximum amplitude)과 커브의 톱니(saw tooth) 모양이다. 이들 중 어떤 것도 전혀 이해되지 않았다. 왜냐하면 대기-해양 상호작용(atmosphere-ocean interaction)의 역학은 아직 이에 적절한 시간기준으로 모델이 될 수 없기 때문이다. 최대 냉각을 따르는 빠른 온난화는 톱니 결과를 낳게되는 가장 재미있는 특성이다. 이는 대기-해양계에서 가장 강한 Feed back을 요구한다. 후빙하기 동안 해양의 불완전한 혼합대기의 CO2량의 변화는 보다 연구대상으로 꼽힌다.

걸프만의 기록에서 확실한 용해 해수의 빠른 짐입은 안정된 어떤 층이 해빙기(deglaciation) 동안 해양에서 형성되었음을 제시해 준다. 이는 기록상에 나타난 현재의 것과는 아주 다른 역학(力學)을 가지고 있다. ‘Climate run-away' 효과에 유리한 상태를 개발하면서 현재 CO2의 많은 양이 대기속 입력시 인공적으로 이런 「run-away」 상태를 발생시킨다. 플라이스토세 주기는 보다 수수께끼 같아진다. 확실히 기본적인 경향(drive)인 'Milankovitch Mechanism’을 발견한다. 그러나 '기상’이란 기계가 작동하는 방법에 대해선 아직도 먹구름에 싸여있다.