Forskning kaster nyt lys over havisens rolle i at kontrollere atmosfæriske kulstofniveauer

En ny undersøgelse har fremhævet den afgørende rolle, som havisen på tværs af det sydlige Ocean spillede for at kontrollere atmosfæriske kuldioxidniveauer i tider med tidligere klimaændringer, og kunne udgøre en kritisk ressource til udvikling af fremtidige klimaændringsmodeller.

Til undersøgelsen er et internationalt team af forskere, ledet af Keele University og inklusive eksperter fra University of Exeter, påvist, at sæsonbetinget vækst og ødelæggelse af havis i en opvarmende verden øger mængden af ​​havliv til stede i havet omkring Antarktis, som trækker kulstof ned fra atmosfæren og lagrer det i det dybe hav.

Efter at have fanget halvdelen af ​​alt menneskerelateret kulstof, der er kommet i havet til dato, det sydlige ocean omkring Antarktis er afgørende for regulering af kuldioxidniveauer som følge af menneskelig aktivitet, så forståelse af de processer, der bestemmer dens effektivitet som et kulstofdræn gennem tiden, er afgørende for at reducere usikkerheden i fremtidige klimaændringsmodeller.

For at forstå denne proces yderligere, forskerne studerede data vedrørende en periode, hvor atmosfærisk CO ₂ niveauerne ændrede sig hurtigt.

Dette skete efter den sidste istid, omkring 18, 000 år siden, da verden gik naturligt over i den varme mellemistidsverden, vi lever i i dag.

I denne periode, CO ₂ steg hurtigt fra omkring 190 dele per million (ppm) til 280 ppm over omkring 7, 000 år, men især én periode skiller sig ud; en 1, 900 års periode, hvor CO ₂ niveauer plateau ved et næsten konstant niveau på 240 ppm.

Årsagen til dette plateau, som fandt sted omkring 14. 600 år siden, er ukendt, men at forstå, hvad der skete i denne periode, kan være afgørende for at forbedre klimaforandringer.

Professor John Love, fra Exeters Biosciences-afdeling og medforfatter af undersøgelsen sagde:"Min forskergruppe og jeg er meget begejstrede for at være en del af denne vigtige undersøgelse. Vi udviklede nye teknikker inden for cellebiologi for at finde, indsamle og analysere de sjældne og meget små partikler og celler, der havde været frosset i isen i årtusinder.

"Som fluer i rav, disse små fragmenter giver os et unikt vindue til tidligere begivenheder, gør det muligt for vores kolleger på jorden, Atmosfære- og havvidenskab for at udvikle en bedre forståelse af klimaændringer, og nu."

Hovedforfatter professor Chris Fogwill, Direktør for Keele University's Institute for Sustainable Futures sagde:"Årsagen til dette lange plateau i global atmosfærisk CO ₂ niveauer kan være grundlæggende for at forstå det sydlige Oceans potentiale til at moderere atmosfærisk CO ₂ ."

For at løse dette spørgsmål, forskere rejste til Patriot Hills Blue Ice Area i Antarktis for at udvikle nye registreringer af beviser for havliv, der er fanget i iskerner, med støtte fra Antarctic Logistics and Expeditions (ALE).

Områder med blå is er det perfekte laboratorium for antarktiske forskere på grund af deres unikke topografi. Skabt af heftig, katabatiske vinde med høj tæthed, det øverste lag af sne er effektivt eroderet, blotlægge isen nedenfor. Som resultat, is flyder op til overfladen, giver adgang til gammel is nedenfor.

Professor Chris Turney, en gæstestipendiat ved Keele's Institute for Liberal Arts and Sciences fra UNSW Sydney sagde:"I stedet for at bore kilometer ind i isen, vi kan simpelthen gå hen over et blåt-is-område og rejse tilbage gennem tiden.

"Dette giver mulighed for at prøve store mængder is for at studere tidligere miljøændringer i detaljer. Organiske biomarkører og DNA fra det sydlige ocean blæses ind på Antarktis og bevares i isen, giver en unik rekord i en region, hvor vi har få videnskabelige observationer."

Ved at bruge denne tilgang opdagede holdet, at der var en markant stigning i antallet og mangfoldigheden af ​​marine organismer til stede på tværs af 1, 900 års periode, hvor CO ₂ plateau, an observation which had never been recorded before.

This provides the first recorded evidence of increased biological productivity and suggests that processes in the high latitude Southern Ocean may have caused the CO ₂ plateau. Imidlertid, the driver of this marked change remained unknown, and the researchers used climate modeling to better understand the changes in the Southern Ocean to understand the potential cause.

This modeling revealed that the plateau period coincided with the greatest seasonal changes in sea ice during a pronounced cold phase across the Southern Ocean known as the Antarctic Cold Reversal. I denne periode, sea ice grew extensively across the Southern Ocean, but as the world was warming rapidly, each year the sea ice would be rapidly destroyed during the summer.

The researchers will now use these findings to underpin the development of future climate change models. The inclusion of sea ice processes that control climate-carbon feedbacks in a new generation of models will be crucial for reducing uncertainties surrounding climate projections and will help society adapt to future warming.

The study is published in Natur Geovidenskab .