Great Barrier Reef afslører hurtige ændringer af gamle gletsjere

Grafer over globale havniveauer omkring tiden for det dårligt forståede Last Glacial Maximum (27, 000 til 20, 000 år siden) tidligere vist stabile iskapper i omkring 10, 000 år før isen langsomt begyndte at smelte. Ny analyse af de første prøver fra Great Barrier Reef, der dækker tiden 22. 000 år siden til 19, 000 år siden føjer endelig detaljer til den periode, giver værdifuld indsigt til modeller for klima og indlandsisens dynamik.

Forskerholdet, ledet af professor Yusuke Yokoyama fra University of Tokyo, opdeler nu det sidste istidsmaksimum i to adskilte perioder:

• periode A-30, 000 til 21, 500 år siden, havniveauet var relativt stabilt
• periode B—21, 000 til 17, 000 år siden, havniveauet var ustabilt med store, hurtige udsving

Det hurtige fald i havniveauet observerede 21, 000 år siden er særligt slående, fordi det modsiger den nuværende forståelse af denne periode.

"Dette udfordrer paradigmet om, at gletsjerstørrelsen kun kan ændre sig langsomt, fordi hurtige havniveauændringer betyder, at vand skal smelte eller fryse hurtigt, " sagde Yokoyama, hovedforfatter af forskningspapiret offentliggjort i Natur den 26. juli 2018.

Disse hurtige skift i størrelsen af ​​gamle gletschere er væsentlige i forbindelse med moderne klimaændringer og de tilhørende påvirkninger.

"Nuværende modeller af gletsjerdynamik kan være for konservative. Muligheden for hurtige stigninger eller fald i havniveauet bør overvejes, " sagde Yokoyama.

Fremtidige klimaforudsigelsesmodeller testes ved deres evne til nøjagtigt at beregne historiske klimaparametre, der er verificeret af stikprøvedata. Alt sammen præcist, detaljerede data om oldtidens klimaer er yderligere punkter for at kontrollere nøjagtigheden af ​​klimamodeller.

"Forskerhold som vores indsamler data om, hvordan Jorden plejede at være, og så bruger andre forskergrupper disse data til løbende at forbedre deres modeller for fremtidens klima, " sagde Yokoyama.

"Det er virkelig vigtigt at forstå størrelsen og placeringen af ​​iskapper, fordi store islegemer fungerer som en fryser for det lokale miljø - gletschere ændrer havets temperatur og saltholdighed, som påvirker havets forhold. At forstå gamle havniveauer kan afsløre geologiske strukturer, såsom landbroer, som kunne have været vigtige for migrationsruter eller artsadskillelse, " sagde Yokoyama.

Samling fra revet

I 2010 Yokoyama var co-chief videnskabsmand for det internationale Integrated Ocean Drilling Program Expedition 325:Great Barrier Reef Environmental Changes. Lektor Jody Webster fra University of Sydney, School of Geosciences var også co-chief scientist på ekspeditionen. Forskerholdet tilbragte to måneder på det 93,6 meter lange (102 yard lange) forskningsfartøj Greatship Maya indsamling af fossile koralrevsprøver. Revkernerne, der blev analyseret i denne undersøgelse, kom fra to steder:Hydrographers Passage offshore of Mackay og Noggin Pass offshore of Cairns, begge på østkysten af ​​den australske stat Queensland.

At indsamle fossile koraller fra Last Glacial Maximum er teknisk og logistisk udfordrende.

"Vi prøvede koraller fra 90 meter til 130 meter (98 til 142 yards) under det nuværende havniveau. Det er svært at indsamle data overalt mellem 50 og 200 meter (55 og 219 yards) under vandet; dykkere kan normalt ikke gå under 30 meter (33 yards) og skibskaptajner foretrækker ikke at gå lavere end 200 meter, " sagde Yokoyama.

Great Barrier Reef blev valgt som prøvestedet for koralkerner, fordi det kan afsløre et unikt klart billede af tidligere gletsjeris opførsel. Revets tropiske position nær ækvator betyder, at det var og forbliver langt fra den umiddelbare indflydelse fra gletsjerisen, så havniveauændringer lokalt til Great Barrier Reef afspejler globale ændringer.

Derudover den australske tektoniske plade har minimal seismisk aktivitet, så jordskælv ændrede ikke positionen af ​​revet. Den let skrånende struktur af det gamle Great Barrier Reef betød også, at forskere fysisk kunne indsamle de prøver, de har brug for.

"Placer tæt på de tidligere iskapper kan ikke give nøjagtige havniveauhistorier, fordi de over tid overskrives af store deformationer af Jorden, " sagde Yokoyama.

Undersøgelse af revprøver

Forskere undersøgte strukturen af ​​koral- og algelag i koralkerneprøver for at bestemme vanddybden. Avancerede radiocarbon- og uran-thorium-dateringsresultater leveret af holdet ved University of Tokyo identificerede, hvornår vandet var på særlige niveauer. Forskere kombinerer tids- og dybdedata for at bestemme, hvornår det globale gennemsnitlige havniveau ville have nået bestemte dybder.

"To dødsbegivenheder af rev er meget tydelige i de koralkerner, vi undersøgte, " sagde Yokoyama.

Da iskapperne voksede, det globale havniveau faldt, så korallerne tørrede ud og døde, men koraller på dybere vand overlevede. Hvis vandet bliver for dybt, sollys og næringsstoffer bliver utilgængelige, og revet kan drukne.

Disse to dødsbegivenheder er i overensstemmelse med et fald i havniveauet og en efterfølgende stigning. Alderen for de to dødsbegivenheder tyder på, at begge skete over kun 4, 000 år, hvilket forskerne bemærker er særligt brat.

Webster ledede holdet af rev-forskere fra Spanien, Japan, og USA, der er ansvarlig for fortolkning af økologiske data, der bruges til at spore revets habitatdybde, og dermed det relative havniveau, over tid. Disse oplysninger blev derefter kombineret med radiometriske data og brugt af Yokoyama og hans team til at modellere fluktuationer i havbundens lodrette position forårsaget af ændringer i vand- eller isvolumen. De kombinerede resultater tydeliggjorde indlandsisens dynamik under den dårligt forståede sidste istidsmaksimum periode.

"Fossile koralrev var meget følsomme over for miljøændringer, så ved at undersøge de biologiske samlinger i kernerne var vi i stand til at rekonstruere, hvordan gamle vanddybder ændrede sig gennem tiden, " sagde Webster.