Den antikke antarktiske issmeltning øgede havniveauet med 3+ meter - og det kunne ske igen

Stigende havtemperaturer drev smeltningen af ​​antarktiske iskapper og forårsagede ekstrem havniveaustigning på mere end 100, 000 år siden, viser en ny international undersøgelse ledet af UNSW Sydney.

Masseafsmeltning af den vestantarktiske iskappe var en væsentlig årsag til høje havniveauer i en periode kendt som den sidste mellemistid (129, 000-116, 000 år siden), et internationalt hold af videnskabsmænd ledet af UNSW's Chris Turney har fundet. Forskningen blev offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) . Det ekstreme istab forårsagede en stigning på flere meter i det globale middelhavniveau - og det tog mindre end 2°C havopvarmning, før det opstod.

"Ikke kun mistede vi meget af den vestantarktiske iskappe, men dette skete meget tidligt under den sidste mellemistid, " siger Chris Turney, Professor i jord- og klimavidenskab ved UNSW Sydney og hovedforfatter af undersøgelsen.

Fine lag af gammel vulkansk aske i isen hjalp holdet med at finde ud af, hvornår massesmeltningen fandt sted. Alarmerende, resultaterne viste, at det meste istab fandt sted inden for de første årtusinder, viser, hvor følsomt Antarktis er over for højere temperaturer.

"Afsmeltningen var sandsynligvis forårsaget af mindre end 2°C havopvarmning - og det er noget, der har store konsekvenser for fremtiden, givet havtemperaturstigningen og Vestantarktis smeltning, der sker i dag, " siger professor Turney.

Under den sidste mellemistid, Polarhavets temperaturer var sandsynligvis mindre end 2°C varmere end i dag, hvilket gør det til en nyttig periode at studere, hvordan fremtidig global opvarmning kan påvirke isens dynamik og havniveauer.

"Denne undersøgelse viser, at vi ville miste det meste af den vestantarktiske iskappe i en varmere verden, " siger professor Turney.

I modsætning til det østantarktiske indlandsis – som for det meste ligger på høj jord – hviler det vestantarktiske ark på havbunden. Det er omkranset af store områder med flydende is, kaldet ishylder, der beskytter den centrale del af arket.

Når varmere havvand bevæger sig ind i hulrum under ishylderne, isen smelter nedefra, udtynding af hylderne og gør den centrale iskappe meget sårbar over for opvarmende havtemperaturer.

Går tilbage i tiden

For at udføre deres forskning, Professor Turney og hans team rejste til Patriot Hills Blue Ice Area, et sted beliggende i periferien af ​​den vestantarktiske iskappe, med støtte fra Antarctic Logistics and Expeditions (eller ALE).

Blåisområder er det perfekte laboratorium for videnskabsmænd på grund af deres unikke topografi - de er skabt af voldsomme, katabatiske vinde med høj tæthed. Når disse vinde blæser over bjerge, de fjerner det øverste lag af sne og eroderer den blotlagte is. Når isen fjernes, gammel is flyder op til overfladen, giver et indblik i indlandsisens historie.

Mens de fleste antarktiske forskere borer ned i iskernen for at udtrække deres prøver, dette hold brugte en anden metode - horisontal iskerneanalyse.

"I stedet for at bore kilometer ned i isen, vi kan simpelthen gå hen over et blåt-is-område og rejse tilbage gennem årtusinder. Ved at tage prøver af is fra overfladen er vi i stand til at rekonstruere, hvad der skete med dette dyrebare miljø i fortiden, " siger professor Turney.

Gennem isotopmålinger, holdet opdagede et hul i indlandsisen umiddelbart før den sidste mellemistid. Denne periode med manglende is falder sammen med den ekstreme stigning i havniveauet, tyder på hurtigt istab fra den vestantarktiske iskappe. Den vulkanske aske, sporgasprøver og gammelt DNA fra bakterier fanget i isen understøtter alt dette fund.

At lære af den sidste mellemistid

Istidscyklusser forekommer cirka hver 100. 000 år på grund af subtile ændringer i Jordens kredsløb om Solen. Disse istider er adskilt af varme mellemistider. Den sidste mellemistid er den seneste varmeperiode til vores nuværende mellemistid, holocæn.

Mens menneskets bidrag til den globale opvarmning gør Holocæn unik, The Last Interglacial forbliver et nyttigt forskningspunkt for at forstå, hvordan planeten reagerer på ekstreme forandringer.

"Fremtiden er på vej langt ud over rækkevidden af ​​noget, vi har set observeret i den videnskabelige instrumentelle optegnelse fra de sidste 150 år, " siger professor Turney. "Vi er nødt til at se længere ind i fortiden, hvis vi skal klare fremtidige ændringer."

Under den sidste mellemistid, det globale middelhavniveau var mellem 6m og 9m højere end i dag, selvom nogle videnskabsmænd har mistanke om, at dette kunne have nået 11m.

Havniveaustigningen i den sidste mellemistid kan ikke fuldt ud forklares med smeltningen af ​​den grønlandske indlandsis, hvilket tegnede sig for en stigning på 2 mio. eller havudvidelse fra varmere temperaturer og smeltende bjerggletsjere, som menes at have forårsaget mindre end en stigning på 1 m.

"Vi har nu nogle af de første store beviser på, at Vestantarktis smeltede og drev en stor del af denne havniveaustigning, " siger professor Turney.

Et presserende behov for at minimere fremtidig opvarmning

Alvoren af ​​istabet tyder på, at den vestantarktiske iskappe er meget følsom over for fremtidig havopvarmning.

"Den vestantarktiske iskappe sidder i vand, og i dag bliver dette vand varmere og varmere, " siger professor Turney, som også er Chief Investigator for ARC Center of Excellence for Australian Biodiversity and Heritage (CABAH).

Ved at bruge data fra deres feltarbejde, holdet kørte modelsimuleringer for at undersøge, hvordan opvarmning kan påvirke de flydende ishylder. Disse hylder understøtter i øjeblikket iskapperne og hjælper med at bremse strømmen af ​​is fra kontinentet.

Resultaterne tyder på en havstigning på 3,8 m i løbet af de første tusind år af et 2°C varmere hav. Det meste af den modellerede havniveaustigning skete efter tabet af ishylderne, som kollapsede inden for de første to hundrede år med højere temperaturer.

Forskerne er bekymrede for, at vedvarende høje havoverfladetemperaturer ville få den østantarktiske iskappe til at smelte, drev det globale havniveau endnu højere.

"De positive tilbagemeldinger mellem et opvarmende hav, ishylde kollaps, og indlandsisens smeltning tyder på, at Vestantarktis kan være sårbart over for at passere et vendepunkt, " understregede Dr. Zoë Thomas, medforfatter og ARC Discovery Early Career Research Award (DECRA) Fellow ved UNSW.

"Når den når vendepunktet, kun en lille stigning i temperaturen kunne udløse en brat smeltning af iskappen og en stigning på flere meter i det globale havniveau."

På nuværende tidspunkt konsensus fra Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 2013-rapport tyder på, at den globale havniveau vil stige mellem 40 cm og 80 cm i løbet af det næste århundrede, med Antarktis kun bidrager omkring 5 cm af dette.

Forskerne er bekymrede for, at Antarktis bidrag kan være meget større end dette.

"Seneste fremskrivninger tyder på, at det antarktiske bidrag kan være op til ti gange højere end IPCC's prognose, hvilket er dybt bekymrende, " siger professor Christopher Fogwill, medforfatter og direktør for The Institute for Sustainable Futures ved UK University of Keele.

"Vores undersøgelse fremhæver, at den antarktiske iskappe kan ligge tæt på et vendepunkt, som engang passeret, kan forpligte os til hurtig havstigning i årtusinder fremover. Dette understreger det presserende behov for at reducere og kontrollere drivhusgasemissioner, der driver opvarmningen i dag."

Især forskerne advarer om, at dette vendepunkt kan være tættere på, end vi tror.

"Paris-klimaaftalen forpligter sig til at begrænse den globale opvarmning til 2°C, ideelt set 1,5°C, dette århundrede, " siger professor Turney.

"Vores resultater viser, at vi ikke ønsker at komme tæt på 2°C opvarmning."

Professor Turney og hans team håber at udvide forskningen for at bekræfte, hvor hurtigt den vestantarktiske iskappe reagerede på opvarmning, og hvilke områder der først blev berørt.

"Vi testede kun et sted, så vi ved ikke, om det var den første del af Antarktis, der smeltede, eller om det smeltede relativt sent. Hvordan disse ændringer i Antarktis påvirkede resten af ​​verden er stadig et enormt ukendt, mens planeten varmes ind i fremtiden," siger han.

"At teste andre steder vil give os en bedre ide om de områder, vi virkelig skal overvåge, mens planeten fortsætter med at varme."