Iskernekemi-undersøgelse udvider indsigt i havisens variabilitet på den sydlige halvkugle

Havisen på den sydlige halvkugle er ekstremt varierende, fra sommer til vinter og fra årtusinde til årtusinde, ifølge en undersøgelse ledet af University of Maine. Samlet set, havis har været stigende i omkring 10, 000 år, men med nogle undtagelser fra denne tendens.

Dominic Winski, en forskningsassistent ved UMaine Climate Change Institute, stod i spidsen for et projekt, der afslørede ny information om årtusinder med havis variabilitet, især på tværs af sæsoner, på den sydlige halvkugle ved at undersøge kemien i en 54, 000 år gammel Sydpolens iskerne.

Det sydlige Ocean oplever den største sæsonmæssige forskel i havisen i verden, med Antarktis omgivet af 18,5 millioner kvadratkilometer havis om vinteren og kun 3,1 millioner kvadratkilometer af det om sommeren. Ifølge forskere, denne sæsonbestemte forskel i havis har en betydelig indflydelse på det regionale og globale klima, alligevel vidste forskere i årevis relativt lidt om omfanget af havis variation på den sydlige halvkugle før 1979.

Da et hold af forskere for nylig hentede den dybeste og ældste iskerne fra Sydpolen og analyserede den, Winski så en mulighed for at lære mere om sæsonbestemte og overordnede ændringer i havisen på den sydlige halvkugle i hele Holocæn - de sidste 11, 400 år. CCI forskningsassistentprofessor og hans kolleger besluttede at undersøge iskernens kemi, især dens havsaltkoncentrationer, for at lære mere om havisens variabilitet i regionen.

Karl Kreutz, en UMaine professor i jord- og klimavidenskab, og forskere fra Dartmouth College, South Dakota State University, University of Washington og University of Colorado Boulder deltog i projektet. Geofysiske forskningsbreve udgivet papiret med detaljerede oplysninger om deres resultater.

Holdet udnyttede de massive sæsonmæssige variationer i det sydlige Oceans klima for at skabe en havisens rekord, der viser tydelige sommer- og vintervariationer. De kombinerede denne information med en state-of-the-art atmosfærisk kemisk model for at forbinde iskernemålingerne med havis variabilitet. Resultatet er en detaljeret registrering af havisen fra det sydlige Ocean, der afslører store udsving, især i havisen om vinteren.

Saltniveauer i kernen, som er følsomme over for ændringer i havisen, steget i de seneste 11, 400 år, især i de sidste 8, 000-10, 000 år, korrelerer med en vækst i isdække. Koncentrationer af havsalt om vinteren, som primært stammer fra salt sne på toppen af ​​havisen, specifikt øget gennem årtusinder, demonstrerer et samlet løft i vinterhavisen. Dette mønster ses andre steder i Antarktis, hvilket fik forskerholdet til at antage en antarktisk stigning i havis i denne periode.

"Et af de vigtigste og mest udfordrende mål inden for vores felt er at producere detaljerede rekonstruktioner af havis variabilitet." siger Winski. "Den usædvanlige detalje af Sydpolens iskerne kombineret med resultater fra vores modelleringsteam giver os et kraftfuldt datasæt til at forstå Antarktis havis."

Winski og Kreutz hjalp med at hente de 54, 000 år gammel iskerne, de brugte til deres nylige undersøgelse under to ekspeditioner mellem 2014 og 2016.

Projektet, kaldet SPICEcore (South Pole Ice Core), involverede videnskabsmænd fra 18 institutioner, der alle havde til formål at skabe et arkiv over klimaforhold i Østantarktis i løbet af de sidste 54, 000 år, herunder ændringer i atmosfærisk kemi, klima og biogeokemi.

"Sydpolens iskerne (SPICEcore) er den mest præcist daterede klimarekord i denne region af Antarktis. Vi har gjort en enorm indsats for at indsamle individuelle kemiprøver for hver centimeter is, " siger Winski. "I alt, vi skulle analysere kemien i over 100, 000 hætteglas med smeltet is, men indsatsen gav pote, da vi nu har den sjældne mulighed for at undersøge sæsonbestemte ændringer i det antarktiske miljø i over 10, 000 år."

Mens den sydlige halvkugle oplevede en generel stigning i isdække gennem Holocæn, forskere identificerede et brat fald i havsaltkoncentrationer i iskernen, der går tilbage til mellem 5, 000 og 6, 000 år siden. Ifølge holdet, faldet i saltniveauer indikerer et fald i isdække specifikt for det sydlige Atlanterhav på det tidspunkt, en konklusion bekræftet af tidligere forskning.

Isdække i Nordatlanten, omvendt, var mere omfattende i den periode, hvilket forskere hævder indikerer "et forbundet og modsatrettet havis-signal i Nord- og Sydatlanten sandsynligvis på grund af skiftende havcirkulation." Dette mønster med modsatrettede nord- og sydatlantiske klima er velkendt under pludselige klimaændringer i koldere tider dybt i fortiden. Resultaterne af denne undersøgelse kan være en antydning af, at de samme processer stadig kan være relevante under moderne forhold.

At tage højde for årstidsvariationer, når de studerer ændringer i havisen gennem titusinder af år, hjælper videnskabsmænd med ikke kun at beskrive tidligere antarktisk klima grundigt, men også at forstå de mekanismer og processer, der driver klimaændringerne.

"Enorme ændringer i havisen kan ske meget hurtigt, " siger Winski, "førende til konsekvenser for klimaet på verdensplan. Vi forstår stadig ikke helt de kræfter, der påvirker havis variabilitet, Derfor er detaljerede klimaoplysninger fra fortiden absolut kritiske."