Waarschuwingen uit de stroomgeschiedenis

Het krachtigste huidige systeem op aarde staat aan de horizon. Uit een onderzoek naar de geschiedenis van de ontwikkeling van de voor het klimaat belangrijke Antarctische Circumpolaire Stroom blijkt dat: Tijdens warme perioden in het verleden het water bijzonder snel rond het Antarctische continent stroomde. De onderzoekers zeggen dat dit mogelijk het smelten van Antarctische ijsbergen heeft bevorderd en mogelijk heeft geleid tot een verminderde opname van kooldioxide in het water. Volgens hen zouden deze gevolgen zich opnieuw kunnen voordoen als gevolg van de huidige klimaatverandering.

Zoals bekend staat het water in de oceanen niet stil zoals in een vijver: krachtige stromingssystemen transporteren voortdurend grote hoeveelheden water over soms enorme afstanden. Door dit te doen zorgen ze voor de herverdeling van warm of koud water en voedingsstoffen en leiden ze tot vermenging van de oceaanlagen. Ze hebben op hun beurt een grote impact op de mondiale koolstofcyclus en het klimaatsysteem. De focus van het onderzoek door onderzoekers onder leiding van Frank Lammy van het Alfred Wegener Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) in Bremerhaven lag op het krachtigste stroomsysteem op onze planeet: de Antarctische Circumpolaire Stroom, aangedreven door wind, stroomt rond het zuiden . Continent. Het uitgestrekte en diepe systeem bevat meer dan 100 maal zoveel water als alle rivieren ter wereld samen. De Antarctische Circumpolaire Stroom speelt een belangrijke rol bij het absorberen van koolstofdioxide uit de atmosfeer. Het bepaalt ook hoeveel warm water de Antarctische ijsmassa’s bereikt, en geeft daarmee vorm aan de smeltprocessen daar.

Stroomsnelheden op het oppervlak van sedimentaire kernen

De vraag rijst daarom hoe de Antarctische Circumpolaire Stroom in de toekomst zou kunnen veranderen als gevolg van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Studies hebben al aangetoond dat de windbeweging is toegenomen als gevolg van de opwarmingstrend, en dat de waterbeweging dienovereenkomstig is toegenomen. Er is echter meer informatie nodig om een ​​nauwkeurigere inschatting te kunnen maken van de verwachte ontwikkelingen. Inzichten in de geschiedenis van de ontwikkeling van stromingssystemen zijn nuttig. “Om het toekomstige klimaat en de stabiliteit van de Antarctische ijskap beter te kunnen voorspellen met behulp van computermodellen, hebben we oude gegevens nodig die ons iets vertellen over de kracht van de stroming in eerdere warme fasen van de geschiedenis van de aarde”, zegt Lammy. Het internationale onderzoeksteam wijdde zijn onderzoek aan dit doel.

Het is gebaseerd op de analyse van materialen uit sedimentkernen die op grote diepte zijn verkregen tijdens expedities op verschillende locaties in het Antarctische Circumpolaire Stroomgebied. De sedimentaire monsters, die worden gekenmerkt door dateerbare lagen, dateren van 5,3 miljoen jaar geleden. Ze kunnen worden toegeschreven aan bekende geologische perioden met specifieke klimatologische omstandigheden. Onderzoekers hebben nu conclusies kunnen trekken over stroomsnelheden op verschillende tijdstippen door de grootteverdeling van sedimentdeeltjes die zich op de zeebodem nestelen te analyseren, afhankelijk van de sterkte van de stroming.

Acceleratie in warme fasen

Zoals het team meldde, boden de resultaten aanvankelijk fundamentele inzichten in de evolutionaire geschiedenis van het stromingssysteem in de perioden Plioceen en Pleistoceen, die 2,6 miljoen jaar geleden begonnen. Bevindingen van de afgelopen 800.000 jaar, waarin het kooldioxidegehalte in de atmosfeer en de temperatuuromstandigheden sterk fluctueerden, lijken bijzonder relevant voor de huidige ontwikkelingen. Het team vond een duidelijk verband tussen de sterkte van de stroom en gletsjercycli: in warme perioden, toen het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer toenam, nam de stroomsnelheid met wel 80 procent toe vergeleken met vandaag, en in ijstijden met wel 80 procent. procent. 50 procent korting.

Koude fasen waarin de stroming afnam, hielden ook verband met de opmars van de West-Antarctische ijskap. In de warmere fasen, toen de stroming versnelde, trokken de ijsmassa’s zich terug. “De studie suggereert dat het terugtrekken of instorten van het Antarctische ijs mechanistisch gekoppeld is aan een grotere stroming”, zegt medeauteur Gisela Winkler van Columbia University. Lamy vervolgt: “De terugtrekking van het ijs kan worden verklaard door de toegenomen warmteoverdracht naar het zuiden. “Een sterkere stroming zorgt ervoor dat meer warm diep water de rand van de Antarctische ijsplaat bereikt”, zegt de wetenschapper.

Geochemische analyses van materiaal uit sedimentkernen leverden ook bewijs van een verschuiving in de stroming en een verandering in het drijfvermogen van voedselrijke diepe wateren tijdens afwisselende warme en gletsjertijden, rapporteerden de onderzoekers. Zoals ze uitleggen is dit op zijn beurt van belang voor het beoordelen van processen die de koolstofcyclus beïnvloeden: “De verminderde flux en het lagere kooldioxidegehalte in de atmosfeer tijdens de ijstijden van het Pleistoceen duiden op een slecht drijfvermogen en een toegenomen gelaagdheid van de Zuidelijke Oceaan, d.w.z. ‘een grotere voorraad aan koolstofdioxide’. kooldioxide”, zegt Winkler.

Onderzoekers richten zich daarom op ontwikkelingen in de context van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. De onderzoekers concludeerden: “De momenteel waargenomen versnelling van de Antarctische Circumpolaire Stroom lijkt consistent met patronen die worden getoond door onze gegevens over maximale sterkte tijdens warme perioden tussen ijstijden. De auteurs zeggen dat de resultaten bewijs leveren van een verdere toename van de stroming naarmate de opwarming van de aarde voortduurt. Daarom moeten ze ook de problematische gevolgen en feedbackeffecten van dit proces verwachten.

Bron: Columbia Climate School, Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research, gespecialiseerd artikel: Natuur, doi: 10.1038/s41586-024-07143-3

© Wissenschaft.de – Martin Viewe