Jordens polarområder kommunikerer via oceaniske postkort, atmosfæriske tekstbeskeder

Forskere har dokumenteret en todelt klimatisk forbindelse mellem Nordatlanten og Antarktis, en hurtig atmosfærisk kanal og en meget langsommere oceanisk kanal, der forårsagede hurtige ændringer i klimaet under den sidste istid - og måske igen.

I en ny undersøgelse offentliggjort i denne uge i Natur , et internationalt hold af videnskabsmænd beskriver, hvordan ekstremt bratte klimaforandringer 60, 000 til 12, 000 år siden kom fra den gentagne forstærkning og svækkelse af en havstrøm, der varmer Grønland og Europa ved at bringe varmt vand fra troperne via Golfstrømmen ind i Nordatlanten. Denne strøm er kendt som Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC).

Den nye forskning dokumenterer, hvordan Nordatlanten kommunikerer disse ekstreme begivenheder til Antarktis, på den modsatte side af verden.

"Nordatlanten sender beskeder til Antarktis på to forskellige tidsskalaer, sagde Christo Buizert, en klimaændringsspecialist fra Oregon State University og hovedforfatter på undersøgelsen. "Den atmosfæriske forbindelse er som en tekstbesked, der kommer med det samme, mens det oceaniske er mere som et postkort, der tager sin tid at nå dertil - i dette tilfælde, 200 år, hvilket får postvæsenet til at se ret godt ud til sammenligning.

"Når Nordatlanten opvarmes på grund af den styrkede AMOC, hele Antarktis vil til sidst afkøle på grund af oceaniske ændringer. Det begynder med vinden, men havet giver en meget større indflydelse to århundreder senere."

Under den sidste istid var denne AMOC-strøm normalt meget svag, kaster den nordatlantiske region ud i kolde forhold. Men nogle gange ville det styrke meget hurtigt, får Grønland til at varme pludselig, siger forskerne. Hver gang Grønland blev varmet, klimaet i Antarktis på den anden side af kloden ville ændre sig - to gange.

Globale atmosfæriske forhold ændrede sig øjeblikkeligt, og vestlige vinde, der blæste omkring Antarktis, flyttede sig væk fra landet, som forårsagede opvarmning i nogle dele af Antarktis og afkøling i andre. Anden halvdel af påvirkningen var meget langsommere, en afkølende effekt af oceanerne på den sydlige halvkugle, der ikke manifesterede sig i Antarktis i 200 år.

Undersøgelsen forklarer, hvorfor klimaet i Grønland og Antarktis ikke har tilpasset sig nøjagtigt over tid, ifølge Oregon State atmosfæriske videnskabsmand Justin Wettstein, en medforfatter på undersøgelsen.

"Det er første gang, at man så tydeligt kan se møtrikker og bolte for, hvordan klimaet fungerer på tidsskalaer, der er meget længere end vores meteorologiske observationer, " sagde Wettstein. "Det giver os mulighed for at se, hvordan Grønland og Antarktis har været forbundet - rumligt og tidsmæssigt - længe før folk løb rundt med termometre for at måle temperaturen."

For at rekonstruere klimaet, forskerne undersøgte iskerner fra fem forskellige steder i Antarktis og synkroniserede datoerne ved at se på lag af vulkansk aske. De målte ændringer i temperaturen ved at analysere forhold mellem vandisotoper. De matchede derefter dataene med veletablerede datoer for de såkaldte "Dansgaard-Oeschger"-begivenheder i grønlandske iskerner for at lokalisere forbindelsen mellem halvkuglerne.

Disse ekstremt pludselige begivenheder skete omkring 25 gange i løbet af den sidste istid, fra 100, 000 til 20, 000 år siden, siger forskerne.

"Når Golfstrømmen tænder for fuld styrke, Grønland kan opvarme så meget som 10 til 15 grader Celsius inden for et årti, " sagde Buizert. "Ændringen er brat og massiv. Når havet overfører varme mod nord, resten af ​​det globale hav begynder at køle af. Antarktis 'mærker' til sidst, at havene bliver koldere, men først efter 200 år er gået."

Det atmosfæriske skift i Antarktis fortid har et bestemt mønster af, hvor det er varmere, og hvor det er koldere - en slags temperaturfingeraftryk, sagde Buizert.

"Det, der er virkelig pænt, er, at ved at se på nutidens observationsdata kan vi finde en analog til, hvad der skete i fortiden, " sagde Buizert. "Som retsmedicinske detektiver, vi kan sammenligne temperaturfingeraftrykket i iskernerne med fingeraftrykkene fra moderne vindmønstre. Det er sådan, vi identificerede synderen - den sydlige halvkugle vestlige vinde."

Observationsdata og klimamodeller viser, at AMOC-strømmen i dag er ved at svækkes på grund af globale klimaændringer, således kunne det, der skete under den sidste istid, ske igen.

Forskerne siger, at hvis fortiden er en guide for, hvad fremtiden kan byde på, svækkelsen af ​​AMOC vil sandsynligvis mindske styrken af ​​asiatiske monsuner, og milliarder af mennesker er afhængige af den regn for deres levebrød. De skiftende vindmønstre på den sydlige halvkugle vil også mindske havets evne til at optage kuldioxid, betyder mere CO ₂ emissioner forbliver i atmosfæren, styrkelse af drivhuseffekten.

"Vi ved, at vores verden nu i gennemsnit opvarmes, men de regionale ændringer afhænger også af, hvordan de atmosfæriske og oceaniske cirkulationer reagerer, " sagde Wettstein, "og det er noget, klimamodeller stadig er uenige om. Denne undersøgelse giver os et virkeligt eksempel på tidligere cirkulationsændringer, som vi kan bruge til at teste og forbedre vores modeller."

Forskerne advarer om, at andre påvirkninger udover AMOC også vil påvirke klimaændringer - stigende temperaturer fra drivhusgasser er en vigtig faktor globalt, og ændringer i ozonlaget påvirker vindmønstre og klima i Antarktis.

Buizert, som har været på videnskabelige ekspeditioner til Antarktis og Grønland flere gange, sagde, at forskningen er "virkelig spændende for klimanørder som os at finde ud af, hvordan dele af vores klima er forbundet."

"Resultaterne kan også have konsekvenser for fremtiden, ", bemærkede han. "AMOC svækkes nu på grund af global opvarmning og smeltevand fra Grønland. 'Sms'en' bliver sendt, og de atmosfæriske forhold ændrer sig. 'Postkortet' er på vej."