Historiske isbjerge giver indsigt i moderne klimaændringer

En stor armada kom ind i Nordatlanten, opsendt fra Nordamerikas kolde kyster. Men i stedet for at sende skibe til krig, var denne styrke en flåde af isbjerge, og den ødelæggelse, den forårsagede, var på selve havstrømmen.

Denne scene beskriver en Heinrich-begivenhed eller en periode med hurtig isbjergudledning fra Laurentide-isen under det sidste istidsmaksimum. Disse episoder svækkede i høj grad systemet af havstrømme, der cirkulerer vand i Atlanterhavet. Atlantic Meridional Overturning Circulation, eller forkortet AMOC, bringer varmt overfladevand nordpå og koldt dybt vand sydpå. Dette oceaniske transportbånd er en vigtig komponent i det globale klimasystem, som påvirker marine økosystemer, vejrmønstre og temperaturer.

Det betragtes også som et potentielt vippeelement i jordens klima, hvilket betyder, at en lille forstyrrelse kan skubbe systemet til et punkt, hvor man ikke vender tilbage.

"Det er derfor, mange mennesker er bekymrede for et potentielt kollaps af AMOC," sagde Yuxin Zhou, en postdoc-forsker ved UC Santa Barbaras afdeling for geovidenskab. En svækket AMOC ville have en global indvirkning, faldende temperaturer på den nordlige halvkugle og hæve dem i syd. Vi ville se dramatisk afkøling i det vestlige Europa og det østlige Nordamerika og ændringer i det tropiske regnbælte, der påvirker Amazonas og det centrale Afrika.

Zhou sammenlignede mængden af ​​isbjerge, der kommer fra Grønlands indlandsis med isflux under Heinrich Events, sidste gang AMOC kollapsede. Han fandt ud af, at efterhånden som Grønlands indlandsis trækker sig tilbage ind i landet, vil dets isbjergkælvning sandsynligvis ikke fortsætte længe nok til fuldstændigt at afspore den atlantiske cirkulation. Når det er sagt, er øget ferskvandsafstrømning og fortsat global opvarmning fortsat trusler mod cirkulationens stabilitet.

Resultaterne vises i tidsskriftet Science .

"Jeg tror, ​​at nogle gange er folk så fortvivlede over klimaets fremtid, at de bare giver op," sagde Zhou. "Denne undersøgelse siger, at der stadig er håb, og vi bør handle med det i tankerne."

Nordatlanten er AMOC'ens lynchpinde. Det er her overfladevand køler og synker til det dybe hav og driver dette marine transportbånd, som er en del af det globale strømsystem. At tilføje koldt ferskvand til Nordatlanten kan forstyrre denne proces, hvilket er en skræmmende udsigt for det menneskelige samfund.

Forskere har en række måder at forudsige, hvordan AMOC vil udvikle sig i fremtiden, herunder moderne observationer, statistiske analyser og beregningsmodeller. Men havet er stort og komplekst, hvilket gør det vanskeligt at fange mange af dets nuancer i undersøgelser.

Zhou gik tilbage i historien for at studere den seneste periode, hvor AMOC blev alvorligt svækket - fra 68.000 til 16.000 år siden, under den sidste istid. I køligere perioder er der mere vand indespærret i iskapper, hvilket skaber et reservoir til hurtigt at skylle havet ud med ferskvand i form af isbjerge eller afstrømning. Forskere kaldte disse episoder for Heinrich Events, da de kom fra Laurentide-isen.

"I dag eksisterer den ikke. Men den plejede at dække det nordlige Nordamerika og var kilometer tyk i New York City," sagde Zhou.

Ved at sammenligne disse Heinrich-begivenheder med den nuværende afsmeltning i Grønland gjorde Zhou det muligt at forudsige, hvordan de nuværende tendenser kan ændre AMOC i fremtiden. Isbjerge bringer større sediment ud til havet end vand eller vind, en signatur, som geolog Hartmut Heinrich bemærkede i havbundens kerner i Nordatlanten.

For at vurdere, hvor meget is hver Heinrich Event frigav, analyserede Yuxin mængden af ​​thorium-230 fundet i disse sedimenter. Dette radioaktive grundstof er dannet fra henfaldet af naturligt forekommende uran i havvand. I modsætning til uran opløses thorium ikke godt i vand, så det udfældes på partikler i vandsøjlen. Fordi thorium-230 produceres med en jævn hastighed, fortynder mere sedimentflux dens koncentration. Arbejder omvendt:Mindre thorium betyder mere sediment, der regner ned, båret af flere isbjerge.

Selvom denne teknik er blevet brugt før, er Zhou den første til at sammenligne smeltehastigheden af ​​isbjerge under Heinrich Events med aktuelle tendenser og fremskrivninger for Grønlands indlandsis. Zhou opdagede, at Grønlands forudsagte isudstrømning er på niveau med en Heinrich Event i mellemklassen. Og hvad er effekterne af en Heinrich Event i mellemklassen?

"Dramatisk," svarede Zhou. "Det kan være slemt."

"Dette er overraskende, og folk burde være bekymrede. Men - og dette er et stort "men" - under Heinrich Events var AMOC allerede moderat svækket, før alle isbjergene kom ind," sagde han. "Derimod er cirkulationen meget kraftig lige nu." Denne forskel i initial tilstand er årsag til en vis lettelse.

Heinrich Events varede også i ti til hundreder af år. I modsætning hertil begyndte den industrielle revolution først omkring slutningen af ​​det 18. århundrede, hvor kulstofemissionerne steg meget senere. "Det er muligt, at vi simpelthen ikke har skruet slemt nok sammen længe nok til, at det virkelig kan ødelægge AMOC," bemærkede Zhou.

Der er en anden nuance i historien. Ikke al afsmeltning har samme effekt på den atlantiske cirkulation. Ferskvand frigivet som isbjerge har en meget større indflydelse på AMOC end afstrømning, som frigives efter smeltning på land. Isbjerge kan afkøle det omgivende havvand, hvilket får det til at fryse til havis. Ironisk nok fungerer dette islag som et tæppe, der holder havoverfladen varm og forhindrer det i at styrte ned i dybet og drive den atlantiske cirkulation. Desuden rejser isbjerge meget længere ud til havet end afstrømning og leverer ferskvand til de regioner, hvor denne dybvandsformation forekommer.

Forskere fra det mellemstatslige panel om klimaændringer forudsiger, at AMOC vil svækkes moderat i løbet af det 21. århundrede, en tendens, der ligner virkningerne af en Heinrich-begivenhed. Grønlands isudledning forventes dog at aftage til den tid, efterhånden som indlandsisen smelter. Dette vil få dens gletsjere til at trække sig tilbage ind i landet, hvilket betyder, at de smelter på land og frigiver ferskvandsafstrømning i stedet for isbjerge.

"Dette præsenterer en tovtrækning mellem disse to faktorer:den mere forstyrrende, men aftagende isudledning og den mindre effektive, men accelererende afstrømning," forklarede Zhou. "Det bliver en konkurrence, og samspillet mellem de to vil bestemme fremtiden for AMOC."

Zhou håber at studere de faktorer, der forårsagede Heinrich Events i fremtiden. Nogle undersøgelser tyder på, at hver episode blev forudgået af isudledning i Stillehavet fra den mindre Cordilleran-is. Selvom denne indlandsis ikke har efterladt nogen rester, mener Zhou, at undersøgelse af disse Siku-begivenheder, som sidstnævnte er kendt, kunne give mere indsigt i den globale havcirkulation.

Han er også interesseret i sedimenterne omkring Antarktis. Mens Grønlands beliggenhed får den til at dominere AMOC, er den sydlige iskappe meget større, hvilket betyder, at den kan have en større indflydelse på det globale havniveau og saltholdighed. Ydermere er den vestantarktiske iskappe marinebaseret, hvilket gør den mere modtagelig for en tilbagekoblingssløjfe, der kan fremkalde løbsk smeltning. Zhou mener, at anvendelse af metodologierne i denne undersøgelse på de antarktiske iskapper kunne give en bedre forståelse af deres fremtidige udvikling og påvirkninger.

"Vi er meget bekymrede for, hvor hurtigt klimaændringerne sker, og hvor dramatiske ændringerne kan være," sagde Zhou. "Men dette er en god klimanyhed, der forhåbentlig vil afholde folk fra klimadominisme og give folk håb, fordi vi har brug for håb for at bekæmpe klimakrisen."