On the Glacial History of Antarctica

Abstract

The Antarctic Ice Sheet responds quickly to regime changes, and time lags in its fluctuations are relatively small. During the Pleistocene glacial stages of the Northern Hemisphere, world-wide temperature reductions reduced the plasticity of the ice sheet and made it thicker. The amount of thickening depended on the conditions at the ice base but it was small, for mechanical and thermal reasons. Also, during the northern stages, accumulation over Antarctica was probably less than now, but this too had little effect on the thickness of the ice sheet. The mass budget of the ice sheet alone, without the ice shelves, probably remained strongly positive; the ice sheet probably existed throughout the Pleistocene and is unlikely to disappear in the future. The area of the ice sheet is determined chiefly by the elevation of the “grounding line”, where the peripheral ice cliffs and ice shelves begin to float. During the northern stages, world-wide lowerings of sea-level displaced the grounding line downwards and northwards, and allowed the ice sheet to advance by amounts which account for nearly all the evidence for previous greater glaciations. In summary, the glacial history of most ice-free areas is governed not so much by climatic as by sea-level changes. Therefore, Antarctic glacial fluctuations were dependent on and in phase with those of the Northern Hemisphere. The field evidence from Antarctica has little bearing on the ultimate causes of glacial fluctuations, which might however be determined by field work on the planet Mars. Résumé La calotte glaciaire de l’Antarctique répond rapidement aux changements de régime et les retards dan; ses fluctuations sont relativement faibles. Pendant les étages glaciaires du Pléistocène dans l’hémisphère nord, les diminutions de température sur le globe entier réduisirent la plasticité de la calotte glaciaire et contribuèrent à l’augmentation de son épaisseur. Cette augmentation dépendait des conditions régnant à la base de la glace, mais elle était faible pour des raisons mécaniques et thermiques. Aussi, durant ces glaciations dans l’hémisphère nord l’accumulation dans l’Antarctique était probablement moindre que maintenant, mais néanmoins elle influencait légèrement l’épaisseur de la calotte glaciaire. Le bilan de masse de la calotte seule, c’est à dire sans les “ice shelves”, restait sans doute fortement positif; la calotte glaciaire existait probablement pendant tout le Pléistocène et ne menace pas de disparaître dans l’avenir. La superficie de la calotte glaciaire est principalement déterminée par l’altitude de la “grounding line” où les falaises de glace et les “ice shelves” périphériques commencent à flotter. Pendant ces glaciations du nord, les abaissements du niveau de la mer dèplaçèrent la “grounding line” vers le bas et vers le nord et permirent à la calotte glaciaire d’avancer en conséquence. ce qui explique la plus grande extension des glaciations antérieures plus importantes. En résumé, l’histoire glaciaire de la plupart des étendues libres de glace est régie davantage par les variations du niveau de la mer que par les variations du climat. Done les fluctuations glaciaires de l’Antarctique dépendaient de celles de l’hémisphère nord et étaient en phase avec elles. Les preuves recueillies dans l’Antarctique, sur le terrain, ont une faible importance dans l’explication des dernières causes de fluctuations glaciaires, qu’il serait peut-étrc possible de déterminer en travaillant sur la planète Mars. Zusammenfassung Der antarktische Eisschild reagiert schnell auf Haushaltsänderungen; Verzögerungen in seinen Schwankungen sind verhältnismässig klein. Während der Vereisungen auf der nördlichen Halbkugel im Pleistozän verringerte der weltweite Temperaturriickgang die Plastizität des Eisschildes und liess ihn anwachsen. Der Betrag der Aufhöhung hing von den Bedingungen am Sockel des Eises ab, doch muss er aus mechanischen und thermischen Gründen klein gewesen sein. Während der Eiszeiten im Norden war die Akkumulation über der Antarktis vermutlich geringer als heute, aber auch dadurch wurde die Dicke des Eisschildes nur unwesentlich beeinflusst. Der Massenhaushalt des Eisschildes allein, ohne die Eisschelfe. blieb wahrscheinlich stark positiv; der Eisschild existierte vermutlich während des ganzen Pleistozän und läuft kaum Gefahr. in naher Zukunft zu verschwinden. Die Ausdehnung des Eisschildes ist vor allem durch die Möhenlage der “grounding line”. bestimmt, an der die raudlichen Eiskliffe und -schelfe zu schwimmen beginnen. Während der nördlichen Eiszeiten wurde die “grounding line” durch das weltweite Absinken des Meeresspiegels nach unten und nordwärts versetzt. Der Eisschild konnte dadurch um Beträge vorstossen, auf die beinahe alle Zeugnisse fur frühere grössere Vereisungen zurückzuführen sind. Zusammenfassend kann man feststellen, dass die glaziale Geschichte der meisten eisfreien Gebiete mehr von Meeresspiegel-als von Klimaschwankungen bestimmt ist. Deshalb waren die Schwankungen der antarktischen Vereisung abhängig von denjenigen auf der Nordhalbkugel und phasengleich mit ihnen. Die Ergebnisse von Felduntersuchungen in der Antarktis können nur wenig zur ursächlichen Klärung von Gletscherschwankungen beitragen. Sie könnte indessen eher durch Feldarbeiten auf dem Planeten Mars gewonnen werden.