Indlandsis på farten:Bevis på sammenhængen mellem det globale klima

For at se, hvor dybt forbundet planeten virkelig er, skal du ikke lede længere end til de massive iskapper på den nordlige halvkugle og Sydpolen.

Tusindvis af kilometer fra hinanden, de er næppe naboer, men ifølge ny forskning fra et hold af internationale videnskabsmænd - ledet af alumnen Natalya Gomez Ph.D.'14, og inklusive Harvard-professor Jerry X. Mitrovica - hvad der sker i den ene region har en overraskende direkte og overordnet effekt på den anden, i form af is, der udvider sig eller smelter.

Analysen, udgivet i Natur, viser for første gang, at ændringer i den antarktiske iskappe var forårsaget af smeltningen af ​​iskapper på den nordlige halvkugle. Indflydelsen blev drevet af ændringer i havniveau forårsaget af isen i nord i de sidste 40, 000 år. At forstå, hvordan dette virker, kan hjælpe klimaforskere med at forstå fremtidige ændringer og ustabilitet, da global opvarmning øger smeltningen af ​​store iskapper og iskapper, sagde forskere.

Undersøgelsen modellerer, hvordan denne vippeeffekt virker. De fandt ud af, at når is på den nordlige halvkugle forblev frossen under istidens sidste højdepunkt, omkring 20, 000 til 26, 000 år siden, det førte til reduceret havniveau i Antarktis og en vækst af indlandsisen der. Da klimaet blev varmet efter dette højdepunkt, indlandsisen i nord begyndte at smelte, får havniveauet på den sydlige halvkugle til at stige. Dette stigende hav fik isen i Antarktis til hurtigt at trække sig tilbage til omtrent den størrelse, den er i dag i tusinder af år.

Spørgsmålet om, hvad der fik den antarktiske iskappe til at smelte så hurtigt i denne opvarmningsperiode, har været en langvarig gåde.

"Det er den virkelig spændende del af det her, " sagde Mitrovica, Frank Baird Jr. professor i naturvidenskab ved Institut for Jord- og Planetvidenskab. "Hvad drev disse dramatiske begivenheder, hvor Antarktis frigav enorme mængder ismasse? Denne forskning viser, at begivenhederne i sidste ende ikke var drevet af noget lokalt. De blev drevet af havniveaustigning lokalt, men som reaktion på smeltningen af ​​iskapper meget langt væk. Undersøgelsen etablerer en undervurderet sammenhæng mellem stabiliteten af ​​den antarktiske iskappe og betydelige perioder med smeltning på den nordlige halvkugle."

Tilbagetoget var i overensstemmelse med mønsteret af havniveauændringer forudsagt af Gomez, nu assisterende professor i jord- og planetvidenskab ved McGill University, og kolleger i tidligere arbejde på det antarktiske kontinent. Det næste skridt er at udvide undersøgelsen for at se, hvor ellers istilbagetrækning på et sted driver tilbagetog på et andet. Det kan give indsigt i indlandsstabilitet på andre tidspunkter i historien og måske fremtiden.

"At se til fortiden kan virkelig hjælpe os til at forstå, hvordan iskapper og havniveauer fungerer, " sagde Gomez. "Det giver os en bedre forståelse af, hvordan hele jordsystemet fungerer."

Sammen med Gomez og Mitrovica, holdet af videnskabsmænd på projektet omfattede forskere fra Oregon State University og University of Bonn i Tyskland. De kombinerede is- og havniveaumodellering med sedimentkerneprøver fra havbunden nær Antarktis for at verificere deres resultater. Stenene, de fokuserede på, kaldet isflådeaffald, var engang indlejret i den antarktiske iskappe. Faldne isbjerge førte dem ind i det sydlige ocean. forskere forsøgte at bestemme, hvornår og hvor de blev frigivet fra indlandsisen. De så også på markører af tidligere kystlinjer for at se, hvordan indlandsisens kant er trukket sig tilbage.

Gomez har forsket i indlandsis, siden hun var GSAS-studerende i Mitrovica Group. Hun ledede en undersøgelse i 2010, der viste, at indlandsisens gravitationseffekter er så stærke, at når iskapperne smelter, den forventede havniveaustigning fra alt det smeltevand, der kommer ind i havene, ville blive opvejet i nærliggende områder. Gomez viste, at hvis al isen i den vestantarktiske iskappe smeltede, det kunne faktisk sænke havniveauet nær isen med så meget som 300 fod, men at havniveauet ville stige betydeligt mere end forventet på den nordlige halvkugle.

Dette papir fremmede denne undersøgelse ved at spørge, hvordan smeltende iskapper i én del af klimasystemet påvirkede en anden. I dette tilfælde, forskerne så på iskapperne på den nordlige halvkugle, der engang dækkede Nordamerika og Nordeuropa.

Ved at sammensætte modelleringsdata om havniveaustigning og indlandsisens smeltning med resterne fra isbjerge, der brød ud for Antarktis under istiden, forskerne simulerede, hvordan havniveau og isdynamik ændrede sig i begge halvkugler i løbet af de sidste 40, 000 år.

Forskerne var i stand til at forklare flere perioder med ustabilitet i løbet af de sidste 20, 000 år, da den antarktiske indlandsis gennemgik faser af hurtig smeltning kendt som "smeltevandspulser". Faktisk, efter deres model, hvis ikke for disse perioder med hurtig tilbagetrækning, den antarktiske iskappe, som dækker næsten 14 millioner kvadratkilometer og vejer omkring 26 millioner gigaton, ville være endnu mere en gigant, end det er nu.

Med de geologiske optegnelser, som primært blev indsamlet af Michael Webster fra universitetet i Bonn, forskerne bekræftede den tidslinje, som deres model forudsagde, og så, at denne havniveauændring i Antarktis og masseudfaldet svarede til episoder med smeltning af iskapper på den nordlige halvkugle.

Dataene overraskede Gomez. Mere end noget andet dog det uddybede hendes nysgerrighed i disse frosne systemer.

"Disse indlandsis er virkelig dynamiske, spændende, og spændende dele af Jordens klimasystem. Det er svimlende at tænke på is, der er flere kilometer tyk, der dækker et helt kontinent, og det udvikler sig på alle disse forskellige tidsskalaer med globale konsekvenser, " sagde Gomez. "Det er bare en motivation for at forsøge bedre at forstå disse virkelig massive systemer, der er så langt væk fra os."