The Eurasian ice sheet complex (EISC) was the third largest ice mass during the Last Glacial Maximum with a span of over 4500 km and responsible for around 20 m of eustatic sea-level lowering. Whilst recent terrestrial and marine empirical insights have improved understanding of the chronology, pattern and rates of retreat of this vast ice sheet, a concerted attempt to model the deglaciation of the EISC honouring these new constraints is conspicuously lacking. Here, we apply a first-order, thermomechanical ice sheet model, validated against a diverse suite of empirical data, to investigate the retreat of the EISC after 23 ka BP, directly extending the work of Patton et al. (2016) who modelled the build-up to its maximum extent. Retreat of the ice sheet complex was highly asynchronous, reflecting contrasting regional sensitivities to climate forcing, oceanic influence, and internal dynamics. Most rapid retreat was experienced across the Barents Sea sector after 17.8 ka BP when this marine-based ice sheet disintegrated at a rate of ∼670 gigatonnes per year (Gt a−1) through enhanced calving and interior dynamic thinning, driven by oceanic/atmospheric warming and exacerbated by eustatic sea-level rise. From 14.9 to 12.9 ka BP the EISC lost on average 750 Gt a−1, peaking at rates >3000 Gt a−1, roughly equally partitioned between surface melt and dynamic losses, and potentially contributing up to 2.5 m to global sea-level rise during Meltwater Pulse 1A. Independent glacio-isostatic modelling constrained by an extensive inventory of relative sea-level change corroborates our ice sheet loading history of the Barents Sea sector. Subglacial conditions were predominately temperate during deglaciation, with over 6000 subglacial lakes predicted along with an extensive subglacial drainage network. Moreover, the maximum EISC and its isostatic footprint had a profound impact on the proglacial hydrological network, forming the Fleuve Manche mega-catchment which had an area of ∼2.5 × 106 km2 and drained the present day Vistula, Elbe, Rhine and Thames rivers through the Seine Estuary. During the Bølling/Allerød oscillation after c. 14.6 ka BP, two major proglacial lakes formed in the Baltic and White seas, buffering meltwater pulses from eastern Fennoscandia through to the Younger Dryas when these massive proglacial freshwater lakes flooded into the North Atlantic Ocean. Deglaciation temporarily abated during the Younger Dryas stadial at 12.9 ka BP, when remnant ice across Svalbard, Franz Josef Land, Novaya Zemlya, Fennoscandia and Scotland experienced a short-lived but dynamic re-advance. The final stage of deglaciation converged on present day ice cover around the Scandes mountains and the Barents Sea by 8.7 ka BP, although the phase-lagged isostatic recovery still continues today.

Massive methane blow-outs may be responsible for clusters of kilometer-wide craters in the Barents Sea.

While there are numerous hypotheses concerning glacial–interglacial environmental and climatic regime shifts in the Arctic Ocean, a holistic view on the Northern Hemisphere's late Quaternary ice-sheet extent and their impact on ocean and sea-ice dynamics remains to be established. Here we aim to provide a step in this direction by presenting an overview of Arctic Ocean glacial history, based on the present state-of-the-art knowledge gained from field work and chronological studies, and with a specific focus on ice-sheet extent and environmental conditions during the Last Glacial Maximum (LGM). The maximum Quaternary extension of ice sheets is discussed and compared to LGM. We bring together recent results from the circum-Arctic continental margins and the deep central basin; extent of ice sheets and ice streams bordering the Arctic Ocean as well as evidence for ice shelves extending into the central deep basin. Discrepancies between new results and published LGM ice-sheet reconstructions in the high Arctic are highlighted and outstanding questions are identified. Finally, we address the ability to simulate the Arctic Ocean ice sheet complexes and their dynamics, including ice streams and ice shelves, using presently available ice-sheet models. Our review shows that while we are able to firmly reject some of the earlier hypotheses formulated to describe Arctic Ocean glacial conditions, we still lack information from key areas to compile the holistic Arctic Ocean glacial history.

The Eurasian ice-sheet complex (EISC) was the third largest ice mass during the Last Glacial Maximum (LGM), after the Antarctic and North American ice sheets. Despite its global significance, a comprehensive account of its evolution from independent nucleation centres to its maximum extent is conspicuously lacking. Here, a first-order, thermomechanical model, robustly constrained by empirical evidence, is used to investigate the dynamics of the EISC throughout its build-up to its maximum configuration. The ice flow model is coupled to a reference climate and applied at 10 km spatial resolution across a domain that includes the three main spreading centres of the Celtic, Fennoscandian and Barents Sea ice sheets. The model is forced with the NGRIP palaeo-isotope curve from 37 ka BP onwards and model skill is assessed against collated flowsets, marginal moraines, exposure ages and relative sea-level history. The evolution of the EISC to its LGM configuration was complex and asynchronous; the western, maritime margins of the Fennoscandian and Celtic ice sheets responded rapidly and advanced across their continental shelves by 29 ka BP, yet the maximum aerial extent (5.48 × 106 km2) and volume (7.18 × 106 km3) of the ice complex was attained some 6 ka later at c. 22.7 ka BP. This maximum stand was short-lived as the North Sea and Atlantic margins were already in retreat whilst eastern margins were still advancing up until c. 20 ka BP. High rates of basal erosion are modelled beneath ice streams and outlet glaciers draining the Celtic and Fennoscandian ice sheets with extensive preservation elsewhere due to frozen subglacial conditions, including much of the Barents and Kara seas. Here, and elsewhere across the Norwegian shelf and North Sea, high pressure subglacial conditions would have promoted localised gas hydrate formation.

Due to tectonic uplift in the Cenozoic and numerous shelf-wide glaciations during the Quaternary, ∼1–2.5 km of sedimentary overburden has been eroded from the Barents Sea shelf, leading to the exhumation and partial uncapping of hydrocarbon accumulations. Widespread natural gas and oil leakage from the glacially eroded middle-upper Triassic reservoir directly into the water column has been documented at the Sentralbanken high in the northern Norwegian Barents Sea. However, it remains unclear whether the hydrocarbon leakage occurs only from the middle-upper Triassic reservoir units in geological settings exceptionally conducive to hydrocarbon leakage, or if other reservoir formations contributed to the release of hydrocarbons into the water column. It is also not clear whether complete erosion of the caprock is a prerequisite for widespread liberation of natural gas and oil from glacially eroded reservoirs across Arctic continental shelves. Here we analyze multibeam echosounder data covering ∼5,000 km 2 and a suite of high-resolution P-cable seismic lines from a range of geological structures across the northern Norwegian Barents Sea. Our analyses reveal that ∼21,700 natural gas seeps originate from exhumed, faulted and variably eroded structural highs bearing a range of Mesozoic reservoir formations. All investigated structural highs fuel seabed methane release hotspots with no exception. Evident from observations of seismic anomalies, fluid accumulations are pervasive in the subsurface and likely to continue fuelling seabed gas seepage into the future. We also document that gas seepage through faults piercing overburden, caprocks and reaching potential reservoir levels is pervasive at all investigated structural highs. On the Storbanken high and the Kong Karl platform, such fault-controlled seepage is more prevalent than seepage from reservoir formations subcropping below the seafloor. Using a simple parametrization approach, we estimate that seeps identified within our multibeam data coverage produce a seabed methane flux of 61 x 10 7 mol/yr (9,803 ton/yr), which is one to two orders of magnitude higher than other globally known submarine methane seepage provinces. Fluxes of methane from sea water to the air above the thermogenic gas seep provinces in the northern Norwegian Barents Sea remain to be determined.