Indlandsis kan smelte hurtigt som reaktion på fjerne vulkaner

Vulkanudbrud har været kendt for at afkøle det globale klima, men de kan også forværre smeltningen af ​​iskapper, ifølge en avis offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

Forskere, der analyserede iskerner og smeltevandsaflejringer, fandt ud af, at gamle udbrud forårsagede øjeblikkelig og betydelig smeltning af indlandsisen, der dækkede store dele af Nordeuropa i slutningen af ​​den sidste istid, omkring 12, 000 til 13, 000 år siden.

"Over et tidsrum på 1, 000 år, vi fandt ud af, at vulkanudbrud generelt svarer til øget smeltning af iskappen inden for et år eller deromkring, "siger hovedforfatter Francesco Muschitiello, som afsluttede forskningen som postdoc ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory.

Disse var ikke vulkaner, der brød ud på eller i nærheden af ​​indlandsisen, men ligger i nogle tilfælde tusind miles væk. Udbruddene hev enorme skyer af aske ind i himlen, og da asken faldt på indlandsisen, dens mørkere farve fik isen til at absorbere mere solvarme end normalt.

"Vi ved, at hvis du har mørkere is, du mindsker reflektansen, og den smelter hurtigere. Det er grundlæggende videnskab, " siger Muschitiello. "Men ingen har hidtil været i stand til at påvise denne direkte forbindelse mellem vulkanisme og issmeltning, når det kommer til oldtidsklimaer."

Opdagelsen kommer fra tværsnit af aflejringer, kaldet glaciale varver, hvoraf de fleste var blevet indsamlet i 1980'erne og 1990'erne. Varver er de lagdelte sedimenter, der dannes, når smeltevand under en indlandsis leder store mængder affald ind i søer nær arkets kant. Som ringene på et træ, lagene af en glacial varve fortæller historien om hvert års forhold; et tykkere lag indikerer mere smeltning, da der ville have været en større mængde vand til at transportere sedimentet.

Holdet sammenlignede også varverne med kerner fra den grønlandske indlandsis, hvis lag indeholder en optegnelse over gamle atmosfæriske forhold. Test af disse lag for sulfater afslørede, hvilke år der oplevede eksplosive vulkanudbrud, som har tendens til at frigive store mængder aske. At matche islagene med varvelag fra de samme tidsperioder, holdet fandt, at år med eksplosiv vulkansk aktivitet svarede til tykkere varvelag, tyder på mere afsmeltning af den nordeuropæiske iskappe.

Muschitiello og hans kolleger studerede en periode fra 13. 200 til 12, 000 år siden, da den sidste istid gik over i nutidens varme klima. De fokuserede specifikt på vulkanudbrud på de nordlige høje breddegrader - begivenheder svarende til 2010-udbruddene af Islands Eyjafjallajökull-vulkan. Selvom udbruddet var relativt lille, dens store askesky lukkede flytrafikken over det meste af Europa i omkring en uge.

Hvor meget smeltning kan et sådan udbrud forårsage? "Det er svært at sætte et præcist tal på det, " siger glaciolog og medforfatter James Lea fra University of Liverpool. "Det afhænger af mange faktorer." Kører tusindvis af modelsimuleringer, holdet fandt ud af, at mængden af ​​smeltning afhænger af det individuelle udbrud, hvilken årstid det opstår i, snepakningsforholdene på det tidspunkt, og indlandsisens højde. "Skift en af ​​disse, og du vil få forskellige mængder smelte, " siger Lea. I de værste scenarier, modellen forudsagde, at askeaflejring ville fjerne mellem 20 centimeter og næsten en meter is fra overfladen af ​​de højeste dele af indlandsisen.

Modellens resultater skal tages med et gran salt, Muschitiello advarer, på grund af usikkerhed om tidligere forhold. Imidlertid, fordi teamet simulerede en meget bred vifte af potentielle forhold, han er overbevist om, at indlandsisens reelle reaktion ligger et sted inden for deres rækkevidde.

Michael Sigl, en palæoklimatolog fra Paul Scherrer Institute i Schweiz, som ikke var involveret i den nye undersøgelse, siger, at hypotesen om, at askepartikler kan modvirke de afkølende virkninger af vulkanudbrud, er spændende. Men, han sagde, "Tilfældigheder i tidspunktet for hurtige indlandsisafsmeltningshændelser og udbrudsdatoer indebærer ikke automatisk årsagssammenhæng, og der kan være andre scenarier, der kunne være i overensstemmelse med de præsenterede data." Sigls eget arbejde har fundet en sammenhæng mellem udbrudsinduceret ozonnedbrydning og deglaciation på den sydlige halvkugle. Ikke desto mindre, han siger, den nye undersøgelse viser, at der er behov for mere arbejde for at forstå virkningerne af aerosol-emissioner fra vulkanudbrud.

De foreløbige resultater tyder på, at "nutidens iskapper er potentielt meget sårbare over for vulkanudbrud, " siger Muschitiello. De peger også på et muligt hul i klimamodellerne, som forskere bruger til at lave forudsigelser om fremtiden:Modeller simulerer i øjeblikket ikke iskappernes reaktion på ændringer i partikelaflejring fra atmosfæren på en interaktiv måde.

En anden spændende implikation er, at tidligere forskning har antydet, at smeltende iskapper og gletsjere kan øge hyppigheden af ​​vulkanudbrud i glacierede områder ved at lette belastningen på jordskorpen, tillader underliggende magma at stige. Hvis sammenhængen mellem vulkanisme og iskappens smeltning bekræftes, det kunne indikere tilstedeværelsen af ​​en såkaldt "positiv feedback-loop", hvor udbrud forværrer smeltning, og mere smeltning forårsager flere udbrud, og så videre.

Muschitiello siger, at undersøgelsen "kan give os hints om de mekanismer, der er i spil, når du forventer hurtige klimaændringer."