Nye fund om fortiden og fremtiden for havisen i Arktis

Temperaturerne i Arktis stiger i øjeblikket to til tre gange hurtigere end det globale gennemsnit. Resultatet - og, takket være feedback-effekter, også årsagen - er svindende havis. I en undersøgelse offentliggjort i den faktiske mængde af Naturkommunikation , geo- og klimaforskere ved Alfred-Wegener Instituttet, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning (AWI) viser, at i løbet af vores planets historie, havisen om sommeren var at finde i det centrale Arktis i perioder præget af højere globale temperaturer - men mindre CO2 - end i dag.

Prognoser for fremtiden for Arktis kan kun være lige så pålidelige som de modeller og data, de er baseret på. Scenarierne fremskrevet af klimamodellere varierer meget, og det er stadig uklart, hvornår vi kan forvente at se Ishavet fri for is om sommeren. På samme tid, der er stor offentlig interesse for pålidelige forudsigelser om udviklingen af ​​arktisk havis i løbet af de næste par årtier, for at have grundlag for en langsigtet strategisk planlægning.

Forskere ved Alfred Wegener -instituttet har nu nærmere analyseret ishistorien i det centrale Arktis ved hjælp af sedimentkernedata og klimasimuleringer. Deres fund tyder på, at regionen var hjemsted for havis under den sidste mellemistid, mellem 115, 000 og 130, 000 år siden. "Takket være sedimentkernedataene, vi har klare beviser på, at under de sidste mellemistider omkring 125, 000 år siden, det centrale Ishav var stadig dækket af havis om sommeren. I modsætning, i et område nordøst for Spitsbergen, sommerhavisen forsvandt næsten, " forklarer professor Rüdiger Stein, en geolog ved Alfred Wegener Instituttet og førsteforfatter af Naturkommunikation undersøgelse, tilføjer, "Dette bekræftes også af de klimasimuleringer, der udføres af AWI-modellere involveret i undersøgelsen."

Imidlertid, at sammenligne resultaterne af klimasimuleringerne for den seneste mellemistid med scenarieberegninger for fremtiden afslører væsentlige forskelle:takket være den mere intense solstråling, dengang var lufttemperaturerne på højere breddegrader også et par grader højere end i dag. Imidlertid, kuldioxidkoncentrationen i atmosfæren - omkring 290 ppm (parts per million) - var ca. 110 ppm lavere end det nuværende niveau, som iskernedata fra Antarktis viser. Til deres scenarieberegninger, AWI-modellerne tilsluttede atmosfæriske CO2-koncentrationer på over 500 ppm, et niveau i overensstemmelse med prognoserne udgivet af det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC). Under disse forhold, en uforholdsmæssig hurtig tilbagetrækning af sommerhavisen i det centrale Arktiske Ocean i løbet af de næste par årtier, efterfulgt af dens fuldstændige forsvinden - afhængig af hvor hurtigt CO2-niveauet stiger - omkring 250 år fra nu, er at forvente. Resultaterne af undersøgelsen afslører kompleksiteten af ​​de processer, der former klimaændringer i Arktis, og peger på betydelige rumlige og kronologiske variationer i havisen. For at bremse opvarmningen af ​​Arktis og det permanente tab af havis, at reducere niveauet af menneskeskabte CO2-emissioner i atmosfæren er afgørende.

Med henblik på deres undersøgelse, forskerne brugte det, der omtales som "proxies" - indikatorer, der indeholder information om tidligere miljøforhold. De koncentrerede sig om organiske fuldmagter, også kendt som biomarkører. Nogle af disse biomarkører er produceret af visse arter af alger, hvoraf én gruppe kun findes i åbent overfladevand, mens medlemmerne af en anden gruppe kun lever i havisen (eller gjorde det i Jordens fjerne fortid). "Når vi bekræfter tilstedeværelsen af ​​disse algebiomarkører i vores sedimentlag, det giver os mulighed for at drage konklusioner om aflejringsmiljøet og miljøforholdene på det respektive tidspunkt, " siger Stein. Da de undersøgte biomarkørgrupper er baseret på alger - dvs. på planter, der kræver lys til fotosyntese - fraværet af begge grupper er en vigtig indikator for et meget tykt og stort set sammenhængende isdække. Sådanne forhold ville umuliggøre fotosyntese, både for algerne i overfladevandet direkte under isen og dem, der bor dybere i isen tæt på is-vand-grænsefladen.

Ud over disse værdifulde nye indsigter i havisens udbredelse under den sidste mellemistid, undersøgelsen gav også et andet spændende fund, en om udbredelsen af ​​circum-arktiske iskapper under Saale-istiden. Som Stein fortæller, "Mod slutningen af ​​Saale-glaciationen (ca. 140, 000 til 150, 000 år siden), gletsjerne strakte sig højst sandsynligt ud over den ydre hylde. De producerede masser af kold luft, der blæste ud i havet som kraftige faldvinde (katabatiske vinde) og skabte store vidder af åbent vand (polynyer) - en proces, der stadig ofte observeres omkring det antarktiske kontinent."

Disse forhold synes at være i modstrid med hypoteserne fremsat af internationale forskere (Jakobsson et al., 2016), som postulerede i 2016, at gletsjerne i Nordamerika og Eurasien udvidede sig ud over kontinentalsoklen under Saale-istiden og ind i åbent vand, dækker hele det arktiske hav med et næsten kilometer tykt lag af fast is. "Alligevel viser vores biomarkørdata acceptable levevilkår for fytoplankton og havisalger, nemlig åbent vand og årstidens isdække - en stor forskel til kilometertyk is, " siger Rüdiger Stein. geologen fortsætter med at forklare, "Når det er sagt, en kronologisk sekvens af ekstremt udvidede tykke iskapper (svarende til hvad Jakobsson et al. har postuleret) efterfulgt af havisdannelse med polynyer synes at være mulig, som de første resultater af vores egne undersøgelser på den sydlige Lomonosov-ryg har vist. For endelig at godkende dette, imidlertid, yderligere detaljerede undersøgelser, især af veldaterede sedimentkerner, er nødvendige."