Jordens glaciale cyklusser forstærket af Antarktis havis

I tidligere glaciale perioder var jorden omkring 6ºC koldere, og kontinenterne på den nordlige halvkugle var dækket af iskapper op til 4 kilometer tykke. Imidlertid, jorden ville ikke have været så kold, heller ikke iskapperne så enorme, hvis det ikke var for virkningerne af havis på den anden side af planeten.

Dette er konklusionen på en undersøgelse offentliggjort i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America af et team af forskere fra IBS Center for Climate Physics (ICCP) i Busan, Sydkorea og University of Hawaii i Manoa, i Honolulu, HEJ, U.S.. I undersøgelsen, forskerne undersøgte, hvilken rolle havis (frosset havvand) i det sydlige ocean omkring Antarktis spillede i tidligere klimaomgange. De fandt ud af, at havisen under glaciale forhold ikke kun hæmmer udgasning af kuldioxid fra overfladehavet til atmosfæren, men det øger også lagringen af ​​kulstof i det dybe hav. Disse processer låser ekstra kulstof væk i havet, som ellers ville undslippe til atmosfæren som CO ₂ , opvarme planeten, og reducere glaciale amplituder.

Vi ved fra luftbobler fanget i iskerner, at koncentrationen af ​​kuldioxid i atmosfæren under kolde istider var 80-100 ppm lavere end de førindustrielle niveauer (280 ppm). Fordi iskapperne også reducerede mængden af ​​kulstof lagret på land, det manglende kul skal have været gemt væk i havet. Det forblev uklart i mange årtier, hvilke processer der var ansvarlige for denne massive omorganisering af det globale kulstofkredsløb under istider, men forskere mistænkte, at det sydlige hav sandsynligvis spillede en vigtig rolle, på grund af to unikke egenskaber. Først, den tætteste, og derfor dannes den dybeste type vand i havet nær Antarktis, passende navngivet "Antarktisk Bundvand." Sekund, det er det eneste sted, hvor dybe havvand kan bevæge sig frit til overfladen på grund af vindens påvirkning. Som resultat, "Processer, der forekommer på overfladen i det sydlige ocean, har en dyb indvirkning på det dybe hav og mængden af ​​kulstof, der er lagret der, " forklarer Dr. Karl Stein, ICCP-forsker og hovedforfatter af undersøgelsen.

På tur, ændringer i havisens udbredelse i det sydlige ocean påvirker kulstoflagringen gennem både dybvandsdannelse og interaktion med opstrømmende vand. Havisen indeholder meget lidt salt, så når havvand fryser til is, er restvandet en ekstremt saltlage. denne kulde, saltvand er meget tæt, synker til havbunden og danner antarktisk bundvand. Når klimaet bliver koldere, der opstår mere havis, og der dannes mere saltlage og tungere bundvand. Havisen vokser til sidst under glaciale forhold, indtil den dækker en stor del af det sydlige ocean. Det betyder, at vandet, der strømmer op fra det dybe hav, når overfladen under havisen. "Dybhave lagrer store mængder kulstof, så før afbrænding af fossilt brændstof i stor skala, vandopstrømningen i det sydlige ocean var en kilde til kulstof til atmosfæren, " forklarer Dr. Eun Young Kwon, Associeret projektleder for ICCP og medforfatter af undersøgelsen. Hun tilføjer, "Hvis havis dækkede området med opstrømmende vand under glaciale forhold, det kan fungere som et låg til udledning af kuldioxid. "

For at undersøge de fysiske effekter af havis på havet, holdet brugte en klimacomputermodel til at udføre simuleringer, der dækkede de sidste 784, 000 år med Jordens klimahistorie, omfatter de sidste otte glaciale cyklusser. "Modeleksperimentet er unikt, fordi tidligere undersøgelser kun dækkede en enkelt periode, typisk Last Glacial Maximum snapshot 21, 000 år siden, eller brugte modeller, der var for enkle til at fange disse processer i det sydlige Ocean, siger Tobias Friedrich, medforfatter til undersøgelsen. "Dette gav os for første gang mulighed for at se på tidspunktet for havisens nedslag, ud over at vurdere deres størrelse." Holdet brugte en separat model for kulstofkredsløbet til at kvantificere virkningerne af havis og havcirkulationsændringer på atmosfærisk kuldioxid.

Deres resultater viser, at havis har den største indvirkning på kulstoflagring via dannelsen af ​​antarktisk bundvand, drev en 30 ppm nedskæring af atmosfærisk CO ₂ . "Den øgede havisdannelse i glaciale perioder forårsager en stigning i tæthedsforskellen mellem bundvandet og vandet ovenfor, " siger Dr. Axel Timmermann, medforfatter af undersøgelsen og ICCP-direktør. "Jo større forskellen er i tæthed mellem to vandmasser, jo sværere er det at blande dem." Den reducerede blanding betyder, at mere kulstof kan lagres i det dybe hav. Vigtigt, denne proces er relateret til skabelsen af ​​havis i det sydlige ocean, som kan forekomme tidligt inden for en glacial cyklus. Senere i glacialens cyklus, havisen dækker et stort nok område af det sydlige ocean til at den kan "dække" kuldioxiden, der udgasser fra det opstrømmende vand, forårsager en yderligere 10ppm reduktion af niveauet i atmosfæren.

"Resultaterne viser, at havisen fra det sydlige hav kan reagere hurtigt på klimaafkølingen, stærkt forstærkende glaciale cyklusser, " siger Karl Stein. Der skal gøres meget mere arbejde, før glacial klima-kulstof-cyklus-puslespillet er fuldført. "Vi ved stadig ikke, hvordan den indledende afkøling og reduktion af atmosfærisk kulstof bliver udløst, men vi tror, ​​det er relateret til væksten af ​​iskapperne på den nordlige halvkugle og de tilsvarende ændringer i havets saltholdighed, " forklarer Axel Timmermann.