northern Arabian Sea

164 Pages·2012·11.32 MB·English

GEOLOGICA ULTRAIECTINA
mededelingen van de
Faculteit Aardwetenschappen
Universiteit Utrecht
No. 154
Late Quaternary variability of the

Arabian Sea monsoon and oxygen

minimum zone

Gert-Jan Reichart
ISBN 90-5744-012-1
Late Quaternary variability of the Arabian Sea

monsoon and oxygen minimum zone
Laat Kwartaire variabiliteit van de moesson en
de zuurstof minimum zone in de Arabische Zee
(met een samenvatting in het Nederlands)
Proefschrift
ter verkrijging van de graad van doctor

aan de Universiteit Utrecht

op gezag van de Rector Magnificus Prof. Dr. H. O. Voorma

ingevolge het besluit van het College van Decanen

in het openbaar te verdedigen

op woensdag 3 december 1997 des morgens te 10.30 uur

door

Gerardus Jan Reichart

geboren op 30 oktober 1966 te Amsterdam
PROMOTOR: PROF. DR. C.H. VAN DER WEIJDEN
CO-PROMOTOR: DR. W,J. ZACHARIASSE
~
NUIO
The Research reported in this thesis was carried out at the institute of Earth sciences,
Department of Geochemistry, Budapestlaan 4, 3508TA Utrecht, The Netherlands. This
study was supported by the Netherlands Organization for Scientific Research (NWO).
Contents

Overzicht Inleiding en samenvatting van het onderzoek in het 9
Nederlands
Chapter 1 Introduction 15
Chapter 2 A 225 kyr record of dust supply, paleoproductivity and the 23
oxygen minimum zone from the Murray Ridge (northern
Arabian Sea)
Reprint from: Reichart et. aI., Palaeogeogr. Palaeoclim.
Palaeoecol. (in press)
Chapter 3 Enhanced preservation of organic matter in sediments 53
underlying the oxygen minimum zone in the northeastern
Arabian Sea
Preprint from: Van der Weijden et aI., Deep Sea Res. (accepted)
Chapter 4 Orbital- and suborbital-controlled variability in the Oxygen 79
Minimum Zone (OMZ) of the northern Arabian Sea during
the last 225,000 yr
Preprint from: Reichart et aI., Paleoceanography (submitted)
Chapter 5 Organic carbon preservation and Oxygen Minimum Zone 121
(DMZ) variablity in the northern Arabian Sea
Chapter 6 Low latitude forcing of glacial cycles 153
Acknowledgements 171

Curriculum Vitae 173

7
Overzicht
De Moesson jaarlijkse beweging van de zon
veroorzaakt relatief grote temperatuurs­
Alexander de Grote was een van de veranderingen boven de eantinenten,
eerste Eurpeanen die de moesson mee­ maar sleehts geringe veranderingen
maakten, tijdens zijn veldtoeht naar de boven oeeanen. Deze verschillen in
monding van de Indus (325 v.Chr.). De opwarming ontstaan doordat de warmte­
oudst bekende gesehriften die melding eapaeiteit van de zee veel grater is dan
maken van het moesson klimaat, echter die van het land. Dit heeft tot gevolg dat
dateren van ongeveer 2500 v. Chr.. in de zomer de subtropisehe hoge­
Scheepvaartdoeumenten van die tijd drukeel boven het continent eenvoudig
besehrijven al hoe koopvaardijsehepen wordt vervangen door een lagedrukeel.
op de Arabisehe Zee de per seizoen Tijdens de winter herstelt de
wisselende winden gebruikten. De subtropische hogedrukcel zich en
Moesson heeft altijd een belangrijke rol veroorzaakt het draaien van de
gespeeld in het leven van de bewoners overheersende windriehting. Hierdoor
rond de Arabisehe Zee, omdat zij voor ervaren de eontinenten en de daaraan
hun handel afhankelijk waren van de grenzende oceanen een halfjaarlijkse
seizoensgebonden verandering van de wisseling van de windriehting, de
wind riehting. Het Arabisehe woord vaar moesson. De kracht en richting van de
seizoen, 'mausim' , is dan ook de moessonwinden worden beinvloed door
oorsprong van ons woord 'moesson'. de ligging en de graotte van de
De moesson-eyclus is het gevolg van eontinenten. De zomermoesson van India
de jaarlijkse beweging van de Inter is met name zo sterk door de hoogte en
Tropisehe Convergentie Zone (ITCZ), de ligging van de Himalaya en het
tussen de kreefts- en steenbokkeerkring, Tibetaanse Plateau en door de aanvoer
als deze de zone van maximale van latente warmte vanaf de Indisehe
opwarming door de zon voIgt. De ITCZ Oeeaan.
is het gevolg van het opstijgen van De landbouw in India en China, de
warme, voehtige lucht, waarbij deze twee landen met de grootste bevolking, is
afkoelt en zware regenval veroorzaakt in sterk afhankelijk van de regenval tijdens
de tropen. De latente warmte die de zomermoesson. Gedurende de zomer
vrijkomt als gevolg van wolkenvorming op het noordelijk halfrond vallen er
en neerslag vormt een extra warmtebron zware moesson regens in India,
voor de ITCZ. De resulterende Zuidoost-Azie en Zuid China. Plaatselijk
luehtstroming langs het aard oppervlak worden deze regens door de bergen
naar de ITCZ wordt afgebogen door de versterkt, waardoor in delen van Assam
Corioliskraeht en veroorzaakt zo het gedurende de drie maanden van de
karakteristieke Passaatwindpatroon. De zomermoesson gemiddeld meer dan
9
1200cm neerslag valt. Veranderingen in Himalaya opstroomt. Deze extra-energie
de sterkte van moessonregens hebben zorgt voor een versterking van de zomer­
geresulteerd in zowe1 extreme droogte, moessoncirculatie. De resul-terende
met het verloren gaan van de oogst, als drukgradient tussen Centraal-Azie en het
extreme regenval, resulterend in winter-hogedrukgebied boven de
catastrofale over-stromingen. Omstreeks zuidelijke Indische Oceaan is de
1500 v. Chr., bijvoorbeeld, was het drijvende kracht achter de zuidwestelijke
uitblijven van regelmatige moesson­ winden. De Oost-Afrikaanse bergen
regens (als gevolg van klimaats­ bundelen deze winden tot de lage
veranderingen veroorzaakt door straalstroom over de Arabische Zee die
cyclische variaties in de stand van de bekend staat als de Findlater Jet. De
aardas) waarschijnlijk de oorzaak van de afname van de zonne-instraling tijdens
ondergang van de bloeiende Harrapan­ de hersfst verzwakt het lagedrukgebied
cultuur in de Indus-vallei. In wat nu de boven het Tibetaanse Plateau en betekent
Thar-woestijn is, werd tot dan tarwe, het einde van de zomermoesson.
gerst, me10enen en mogelijk katoen De sterke veranderingen per seizoen
verbouwd. die het gevolg zijn van het moesson­
klimaat veroorzaken grote verschillen in
oceaanstromingen en in omvang en
Hydrografie van de Arabische Zee samenstelling van de dee1tjes regen vanaf
en het klimaat het zeeoppervlak. De zuidwestenwinden
tijdens de zomer moesson veroorzaken
De geringe zonneinstraling en een het opwellen van dieper water voor de
verhoogd albedo, als gevolg van kust van Jemen en Oman en open­
sneeuwbedekking, veroorzaken een oceaanopwelling ten noordoosten van de
atmosferisch hogedrukgebied boven 'Findlater Jet'. De nutrienten die vanuit
Centraal-Azie tijdens de winter. De diepere water-massa's worden aan­
resulterende luchtdruk gradient tussen gevoerd door het opwellen, zorgen voor
Centraal Azie en de ITCZ, op ongeveer een verhoogde productiviteit aan het
lOoS, zorgt voor de koude en droge zeeoppervlak, waarbij de productiviteit
noordoostenwind die kenmerkend is voor oploopt tot 400 gC/m2yr. Tijdens de
de wintermoesson. In het voorjaar wintermoesson is de productiviteit over
smelten de sneeuw en het ijs onder het algemeen laag, behalve in enkele
invloed van de toename in zonne­ gebieden voor de kust van Pakistan en
instraling. Een lager albedo en de India. Sedimentvallen laten zien dat 70%
toegenomen zonne-instraling zorgen van het biologisch geproduceerde
ervoor dat de atmosfeer opwarmt en sediment in de noordwestelijke
lucht begint te stijgen. De vochtige lucht Arabische Zee wordt afgezet tijdens de
die wordt aangezogen van de Indische zomermoesson.
Oceaan om de stijgende lucht te Veranderingen in de produktiviteit aan
vervangen, brengt een grote hoeveelheid het zeeoppervlak, zoals vastgelegd in de
latente warmte mee, die vrijkomt als de sedimenten van de Pakistaanse continent­
lucht de zuidelijke hellingen van de rand en de Murray-rug zijn synchroon
10
met de productiviteits-veranderingen in tijdens de winter [Hoofdstuk 4].
het opwellingsgebied van Oman
[Hoofdstuk 2 en 4]. Dit betekent dat de
veranderingen in de intensiteit van de Variaties van de moesson cyclus
zomermoesson de belangrijkste factor op een Milankovitch en een sub­
hebben gevormd voor de productiviteits­ Milankovitch tijdschaal
variaties aan het zeeoppervlak in de
Arabische Zee. Variaties in de verdeling van de
De zuurstof minimumzone (ZMZ) in instralingsenergie van de zon over de
de Arabische Zee is een van de meest seizoenen veroorzaakt door ver­
extreme zUUfstof arme milieus van de anderingen in de baan van de aarde
huidige open oceaan. De hoge hebben een sterk effect op de intensiteit
productiviteit aan het zeeoppervlak en van de moessoncirculatie. Een toename
een matige verversingssnelheid van de van de zonneinstraling tijdens de lOmer
thermocline waters veroorzaken een sterk boven Centraal-Azie, gekoppeld aan de
ontwikkeld zuurstofminimum tussen precessiecomponent van de baan­
waterdieptes van 150 en 1250 m. In de parameters van de aarde, resulteert in
ZMZ bereikt de zuurstof-concentratie sterkere zomermoessonwinden. Maxima
waardes van <0.05 mlll, resulterend in de in de intensiteit van de zomermoesson
reductie van nitraat in de waterkolom. De vertonen echter een grate vertraging ten
Arabische Zee kent geen subtropische opzichte van de maximale instraling. Het
convergentie aan de noordzijde, toepassen van een nieuw leeftijdsmodel
aangezien deze zijde begrensd wordt [Hoofdstuk 4] heeft echter laten zien dat
door land. Hierdoor moet het deze vertraging tussen instraling tijdens
intermediare water ververst worden de zomer op het noorde1ijk halfrond en
vanuit het Zuiden. De belangrijkste bron zomermoesson-indicators tot nog toe
voor het ventileren van het thermocline overschat was. De maximale intensiteit
water is het zuurstof-arme Centraal van de zomermoesson lijkt bovendien
Indische Oceaan Water, met kleine vooraf te gaan aan de maximale
bijdrages van het relatief zuurstofrijke zomermoesson-praduktiviteit, waarbij de
Rode Zee Water en Perzische Golf laatste voomamelijk bepaald wordt door
Water. Convectieve menging door de duur van het opwellingsseizoen, in
afkoeling van het zeeoppervlak tijdens de plaats van door de intensiteit [Hoofdstuk 4].
winter bereikt maximaal een diepte van Tijdens de ijstijden zorgde een langer
100m, te ondiep om de ZMZ van vers aanhoudende sneeuwbedekking in
water te voorzien. De ZMZ heeft door de Centraal-Azie voor een zwakkere
tijd heen aanzienlijk gevarieerd zomermoesson en intensiveerde
[Hoofdstuk 2, 4 en 5]. Veranderingen in tegelijkertijd de winter-moesson. Naast
de intensiteit van de ZMZ in het verleden de glaciaal-interglaciaal-afwisselingen in
waren gekoppeld aan zowe! de de intensiteit van de wintermoesson
productiviteit aan het zeeoppervlak kunnen ook sub-Milankovitch variaties
[Hoofdstuk 2 en 4] als aan gerntensiveerd worden herkend [Hoofdstuk 4]. Zowel de
convectief mengen in de waterkolom paleoproductiviteit als het diepe
11