Conditions for Growth and Retreat of the Laurentide Ice Sheet Conditions à l’origine de la croissance et du retrait de la calotte glaciaire laurentidienne Bedingungen für das Anwachsen und den Rückzug der laurentischen Eisdecke

ABSTRACT

Results of three dimensional numerical modelling of the North American ice sheets in response to the Earth's orbital radiation variations are reviewed in relation to the conditions for formation and retreat of the ice sheets. The last interglacial develops as a clear result of the preceding high summer radiation levels and is not very dependent on the climatic paramaterisation. The magnitude and timing of the last glacial maximum provides a means of fine tuning the climatic parameterisation. In between these two periods the extent of ice sheet advances and retreat is strongly sensitive to the magnitude of the ice sheet albedo feedback parameter. The time changes of the radiation, climate, ice sheet cover and bedrock depression are out of phase and as a result equilibrium is not attained. The distribution of land surface elevation plays a key role in the pattern of seeding of the ice sheet growth and the subsequent advances, coalescence and retreat. The dispersal pattern of bedrock in till can be expected to reflect the growth and advance phases of the ice sheet development rather than the maximum configuration. Finally, the cycles of ice ages over the last 500,000 years from the modelling follows the occurrence of extreme summer radiation levels over a wide latitude band of 40-80°N due to coincidence of obliquity and perihelion features superimposed on the hysteresis effects of the ice cover.

RÉSUMÉ

Les résultats obtenus à partir de la modélisation numérique tri-dimensionnelle des calottes glaciaires de l'Amérique du Nord selon les variations de l'insolation des latitudes sont examinés en fonction des conditions à l'origine de la formation et du retrait des inlandsis. L'existence du dernier interglaciaire est nettement le résultat des hauts niveaux antérieurs d'insolation estivale et très peu celui des paramètres climatiques. L'ampleur et la durée du dernier maximum glaciaire permettent de préciser les paramètres climatiques en cause. Entre ces deux périodes, l'importance de la progression des glaciers et de leur retrait subséquent est grandement influencée par l'albédo de la calotte glaciaire. Les changements temporels de l'insolation, du climat, de la couverture de glace et de l'enfoncement du substratum sont décalés les uns par rapport aux autres, résultant en un déséquilibre. La répartition des altitudes de la surface terrestre joue un rôle clé dans le processus de formation de la calotte glaciaire, ainsi que des récurrences, de la coalescence et du retrait subséquents. On peut s'attendre à ce que le mode de dispersion des dépôts glaciaire expriment davantage les phases de croissance et de récurrence de la calotte glaciaire que sa configuration maximale. En dernier lieu selon le modèle, les cycles de glaciation au cours des 500 000 dernières années suivent l'apparition de niveaux extrêmes d'insolation le long d'une large bande de 40° à 80° de latitude, en raison de l'obliquité de l'écliptique et des caractéristiques du périhélie surimposés à l'effet d'hystéréris causé par la couverture de glace.

ZUSAMMENFASSUNG

Die Ergebnisse eines dreidimensionalen numerischen Modells der nordamerikanischen Eisdecken entsprechend den Variationen der Sonneneinstrahlung in verschiedenen Breiten werden in Bezug auf die Bedingungen fur die Bildung und den Riickzug der Eisdecken untersucht. Die letzte Interglazialzeit ist eine klare Folge der vorhergehenden hohen sommerlichen Sonneneinstrahlungen und ist nicht sehr abhângig von den klimatischen Parametern. Der Umfang und die Dauer des letzten glazialen Maximums erlauben die klimatischen Parameter genau zu bestimmen. Zwischen diesen beiden Perioden war der Umfang des Vorrückens und Rückzugs der Eisdecke stark beeinflupt vom Umfang der Albedo-Parameter der Eisdecke. Die zeitlichen Wechsel der Sonneneinstrahlung, des Klimas, der Eisdecke und der Senkung des Landes sind nicht phasengleich, und so wird kein Gleichgewicht erreicht. Die Verteilung der Erdoberflächenerhebungen nimmt eine Schlüsselrolle ein in dër Verteilung des Wachsens der Eisdecke und den darauf folgenden Rückphasen, dem Zusammenwachsen und dem Rückzug. Es ist anzunehmen, dap die Art der Verteilung des Landes in der Grundmoräne eher das Anwachsen und die VorstoBphasen der Eisdecke spiegelt als ihre maximale Gestalt. Zuletzt entsprechen dem Modell nach die Zyklen der Vereisung während der letzten 500,000 Jahre dem Vorkommen extremer sommerlicher Sonneneinstrahlung entlang eines breiten Gùrtels von 40-80^o nördlicher Breite, infolge der Übereinstimmung von Neigungswinkel und Charakteristika der Sonnennähe, überlagert durch die Hysteresis-Wirkungen der Eisdecke.