Holocene climate variability in the western mediterranean seaan integrated oceanic and atmospheric perspective

Resumen

La regió mediterrània és molt sensible a la variabilitat climàtica moderna. Situat en una zona climàtica subtropical temperada i envoltat gairebé íntegrament per grans masses continentals, el clima de la regió mediterrània i l'oceanografia estan controlats en gran mesura per la variabilitat climàtica dels sistemes atmosfèrics subtropicals i subpolars. El mar Mediterrani occidental intercanvia l'aigua a través de l'estret de Gibraltar amb l'oceà Atlàntic, on les aigües superficials Atlàntiques entren en aquesta regió mentre que les aigües mediterrànies surten a l'Atlàntic a profunditat, un intercanvi net de calor i sals que és molt sensible als canvis climatic presents i passats. Aquesta tesi presenta un nou enfocament per a l'estudi i la comprensió de la variabilitat climàtica natural passada de la regió mediterrània mitjançant l'anàlisi dels canvis ocorreguts a l'oceà i a l'atmosfera durant l'Holocè. Aquesta tesi pretén millorar la nostra comprensió sobre els mecanismes i les respostes climatològiques/oceanogràfiques que han modulat el clima del sud de la Península Ibèrica durant els últims 11.700 anys. A més, es presenten nous avenços metodològics relevants en eines geoquímiques «d'última generació» per estudiar els canvis hidrològics passats i, per primera vegada, es validen aquests mètodes utilitzant un registre modern de sèries temporals al Mar d'Alboran. Aquesta tesi s'ha basat en quatre punts clau: Globigerina bulloides. Aquest nou registre es compara amb altres registres de Mg/Ca, així com també amb altes registre prèviamediferents registres de Mg/Ca, però alhora hi ha grans discrepàncies quan es compara amb els en la resposta dels dos indicadors (G. bulloides i alquenones) durant la desglaciació. Es fa la hipòtesi que G bulloides presenta una estratègia de resiliència, canviant la seva temporada principal de creixement i en conseqüència, durant la desglaciació el Mg/Ca registre un ciós de les SST a través del Mg/Ca és molt més elevada que no pas en els registres de les alquenones. Es proposa que les SST reconstruïdes a partir del Mg/Ca representen la variabilitat de temperatures durant la primavera, mentre que les alquenones, que mostra menys oscil·lacions, en realitat estan representant una mitja anual de les (11.7 9 ka BP); (2) un doncs, eaquesta regió. El segon punt clau d'aquesta tesi es basa en el desenvolupament d'un nou mètode ràpid, eficient i fiable per preparar mostres de sediments litogènics per a l'anàlisi d'isòtops radiogènics (87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 208Pb/204Pb, 207Pb/204Pb and 206Pb/204Pb). Es desenvolupen dos nous mètodes: el primer amb l'objectiu d'aconseguir una digestió total de la fracció litogènica, mentre que el segon té l'objectiu de separar i purificar els diferents sistemes isotòpics (Sr, Nd, Pb) de la fracció litogènica mitjançant l'ús d'una única columna cromatogràfica amb la resina DGA. El nou mètode de separació de Sr, Nd i Pb per columnes cromatogràfica es desenvolupa en un sol pas utilitzant Facultat de Ciències de la Terra Página 4 de 4 un sistema de buit de pressió controlada aplicat a cada columna. El tercer punt clau d'aquesta tesi es basa en un nou enfocament per estudiar la procedència de la fracció de sediment lític capturada per una trampa de sediments entre 1997 i 1998 davant de la costa de Màlaga. Aquesta trampa de sediments capturà les partícules litògenes que s'enfonsaven al mar d'Alboran amb una resolució quinzenal aproximadament cubrint un any complet, de manera que s'obtenia un registre anual dels canvis en la quantitat i la naturalesa de les partícules. Per caracteritzar l'àrea d'origen de les partícules lotogèniques que arriben al mar d'Alboran, es desenvolupa un estudi sistemàtic de procedència utilitzant tècniques de geoquímica d'isòtops. En particular, els isòtops radiogènics de 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 208Pb/204Pb, 207Pb/204Pb and 206Pb/204Pb es van mesurar en la fracció de sediments litogènics, i el senyal de relacions isotòpiques mesurades es va comparar amb les àrees potencials d'origen i els seus corresponents valors isotòpic de referència. En aquest sentit, a causa de la ubicació singular del mar d'Alboran les particules litogèniques s'introdueixen típicament tant a partir de descàrregues fluvials com / o plomalls de pols atmosfèrica del desert del Sàhara. Aquests nous isòtops Sr i Nd indiquen clarament que la font primària de sediments que arriben a les trampes de sediments prové de la descàrrega de rius. Tot i que hi ha evidència d'un grau de presència de pols sahariana en totes les mostres, aquest extrem és generalment molt diluït per la massa de sediments transportats pels rius. Només durant els períodes de l'any amb un mínim d'escorrentia del riu és possible distingir clarament la signatura isotòpica del Sàhara en les mostres de sediments litogènics. Una comparació dels registres d'isòtops radiogènics generats amb registres de precipitació instrumental a Màlaga i les descàrregues del riu Guadalhorce (situats davant de la trampa de sediments) indica que les variacions observades en la composició isotòpica de materials terrígens (particularment les relacions d'isòtops Sr) estan estretament relacionades amb les descàrregues de precipitacions i rius. Per tant, ara és possible diferenciar clarament a través de la relació 87Sr/86Sr hivern primerenc), especialment aquells associats als esdeveniments torrencials i també aquells períodes al final de l'estació de pluges seguides per condicions d'estiu sec (finals d'hivern a tardor). El quart punt aprofita els canvis mecanicistes descrits en les mesures d'isòtops radiogènics en les trampes de sediments actuals com a resposta als canvis en els patrons de precipitacions a la Mediterrània occidental. Utilitzant aquests nous resultats com a anàlegs actuals, ara és possible extrapolar aquest model de barreja isotòpica per reconstruir els canvis passats en els patrons de pluja durant l'Holocè. Amb aquest objectiu en ment, en aquesta tesi s'han mesurat les proporcions isotòpiques 87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 208Pb/204Pb, 207Pb/204Pb and 206Pb/204Pb en la fracció litogènica dels sediments marins, en el mateix testimoni del Mar d'Alboran on es van mesurar les Mg/Ca-SST. Aplicant els models de barreja d'isòtops radiogènics desenvolupats per a les trampes de sediments mostren una font de descàrrega fluvial relativament constant de sediments durant l'Holocè en aquesta ubicació. A més, la composició elemental del sediment total mesurat en el core-escàner XRF es tracta estadísticament utilitzant un anàlisis de components principals. Aquest tractament revela que Zr i K són potencialment afectats per canvis hidrològics. Basant-se en els isòtops radiogènics de nova mesura en sediments litògens, així com en l'anàlisi de XRF, a gran escala, podem subdividir l'Holocè en tres períodes climàtics principals segons els canvis en els patrons de precipitació: (1) l'Holocè inferior (11.7 - 7.6 cal kyr BP), descrit com a règim de precipitacions relativament constant, reducció de l'erosió i transport de sediments fluvials cap al mar; (2) l'Holocè mitjà (7.6 - 4.2 cal kyr BP) que es descriu com un període transitori marcat per un augment progressiu de l'erosió i el transport de sediments pels rius, potencialment com a resposta a un augment regional d'aridificació i/o un augment en el caràcter torrencial de les pluges, arribant a una màxima expressió en el registre sedimentari al voltant de 4.2 cal kyr BP. (3) el període de l'Holocè tardà (4,2 0 cal kyr BP) és puntuat per una variabilitat mil·lenària més forta en comparació amb els intervals anteriors. S'argumenta que aquest últim període correspon a l'establiment de patrons de pluja anàlegs a les condicions actuals.