Sporing af drivtømmer giver forskerne indsigt i tidligere ændringer i det arktiske hav

Træ fra træer, der faldt i arktisk-drænende floder for tusinder af år siden, giver forskerne et detaljeret indblik i, hvordan cirkulationen i det arktiske hav har ændret sig i løbet af de sidste 12, 000 år.

I en ny undersøgelse, forskere brugte næsten 1, 000 stykker drivtømmer indsamlet fra arktiske kyster siden 1950'erne for at spore arktisk havis udbredelse og havcirkulation siden starten af ​​Holocæn.

Drivtømmer kommer ind i det arktiske hav fra floder. Noget drivtømmer bliver frosset i havisen, og flyder på en havisen, indtil isen smelter, og skoven når kysten. I den nye undersøgelse, videnskabsmænd brugte drivtømmerprøver til at vise de to vigtigste polarhavstrømme skiftevis dominans hvert par tusinde år, med én strøm, der favoriserer havisdannelsen, og én favoriserer havisnedgang.

Arktiske havstrømme ændrer sig over tid, og indsigt i tidligere ændringer i disse strømme kan kaste lys over, hvordan den nuværende temperaturstigning kan påvirke havisens udbredelse. Den nye undersøgelses resultater hjælper med at sætte den nuværende arktiske havisens tilbagegang i kontekst og hjælper forskere med bedre at forstå driverne bag det arktiske havcirkulation og klima over tid, ifølge undersøgelsens forfattere.

"Den indsigt, der kan opnås fra drivtømmer på arktiske kyster, giver os en bredere forståelse af det arktiske hav, på en løsning i tid og rum, som endnu ikke har været mulig, " sagde Georgia Hole, en geofysiker ved University of Oxford i Storbritannien og hovedforfatter af det nye studie i Journal of Geophysical Research:Oceans , et tidsskrift fra American Geophysical Union.

Udbredelsen af ​​arktisk havis er faldet støt i løbet af de sidste tre årtier og nåede et rekordminimum i 2012. Forskere vil gerne vide, hvordan arktisk havis voksede og krympede i fortiden for at forstå, hvad der kan ske i fremtiden. Ændringer i havisen er forbundet med ændringer i det arktiske klima, og Arktis opvarmes hurtigere end nogen anden region på planeten.

"Nu har vi satellitbilleder til måling af aktuelle havisændringer, men det er svært at vide, hvilke hurtige ændringer der var mulige i fortiden, " sagde Hole. "At øge vores viden om omfanget og mønsteret af havis tab og vækst i holocæn er med til at give os et meget bedre billede af, hvordan Arktis havis reagerer under fluktuerende klimatiske forhold."

Rekonstruering af tidligere havændringer

Havisens optegnelser fra før satellittiden er sparsomme, og forskere kan ikke måle tidligere havisens udbredelse direkte. Forskere bruger proxyer som havsedimentkerner til at måle tidligere havisens udbredelse, men havkerner er dyre at indsamle og kan kun vise ændringer i havis, der sker over tusinder af år.

Siden 1950'erne, forskere har brugt drivtømmer til at indsamle data om tidligere havisen og, i forlængelse heraf, Arktisk klima. Drivtømmer er billigere at indsamle end havkerner og kan fortælle videnskabsmænd om klimatiske ændringer på en skala fra 250-500 år, snarere end tusinder af år.

Når træer, der vokser langs bredden af ​​floderne, der løber ud i det arktiske hav, dør, de falder i vandet, og drivtømmer fra disse træer strømmer til sidst ud i det arktiske hav. Noget af dette drivtømmer bliver låst inde i havisen, der dannes om vinteren og rives over havet. Når havisen smelter om foråret, drivtømmeret skyller op på fjerne kyster, afhængig af hvor den fremherskende havstrøm tager den hen.

Efter at have samlet et stykke drivtømmer, forskere bruger radiocarbondatering til at finde ud af, hvor gammel den er og bruger træarten til at afgøre, om den kom fra nordamerikanske eller sibiriske skove. At kende skovens alder, oprindelsessted, og hvor det blev indsamlet, forskere kan derefter finde ud af, hvordan havets farvande cirkulerede i løbet af den tid, skoven rejste, og vurdere, hvor meget havis der var til stede.

Sporing af havstrømme

I den nye undersøgelse, forskere indsamlede alle drivtømmerdata fra tidligere undersøgelser, som de kunne finde - selv dem, der gik tilbage til 1950'erne. De kortlagde fordelingen af ​​913 drivtømmerprøver og sammenlignede det med kendte registreringer af tidligere klimaforhold for at rekonstruere en historie om havis udbredelse og havcirkulation over hele det arktiske hav under Holocæn.

Forskerne fandt ud af, at havisens udbredelse gennemgik adskillige store ændringer i løbet af de sidste 12, 000 år, da de to vigtigste arktiske havstrømme vekslede i intensitet.

De fandt beviser for mere havis i den tidlige Holocæn, mellem 12, 000 og 8, 000 år siden, da Beaufort Gyre dominerede ishavets cirkulation. Beaufort Gyre er en strøm med uret, der recirkulerer havis i det arktiske hav og gør isen i stand til at holde i flere år.

I midten af ​​holocæn, mellem 8, 000 og 4, 000 år siden, temperaturerne steg, og Transpolar Drift dominerede. Transpolar Drift flytter vand og is i en næsten lige retning fra Sibirien mod vest mod Grønland og Svalbard. Det har en tendens til at ødelægge havis og få det til at smelte hurtigere. Endelig, i det sene holocæn, 4, 000 år siden til i dag, temperaturen afkøles igen, Beaufort Gyre styrket, og mere havis var i stand til at cirkulere i det arktiske hav.

"Samlet set, den nye undersøgelse giver os meget mere indsigt i disse ændringer i arktisk havis, og betydningen af ​​disse to cirkulationsmønstre for at drive havisens udsving i løbet af de sidste 12, 000 år, " sagde Hole. "Med tilstanden i Arktis tydeligvis en så indflydelsesrig faktor i det bredere klimasystem, at øge vores viden om tidligere havisens dynamik er nødvendig for at afsløre den holocæne arktiske klimatilstand og for at undersøge det arktiske systems klimatiske og biotiske reaktioner og tilbagemeldinger til stigende globale gennemsnitstemperaturer."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.