En dybdegående undersøgelse ledet af forskere fra University of Arizona kan have løst to mysterier, der længe har undret palæo-klimaeksperter: Hvor kom de iskapper, der ringede i den sidste istid for mere end 100,000 år siden, fra, og hvordan kunne de vokse så hurtigt?
At forstå, hvad der driver Jordens glaciale-interglaciale cykler – den periodiske fremmarch og tilbagetrækning af iskapper på den nordlige halvkugle – er ingen nem bedrift, og forskere har viet en betydelig indsats for at forklare udvidelsen og krympningen af store ismasser over tusinder af år. Undersøgelsen, der er publiceret i tidsskriftet Nature Geoscience, foreslår en forklaring på den hurtige udvidelse af iskapperne, der dækkede store dele af den nordlige halvkugle under den seneste istid, og resultaterne kan også gælde for andre glaciale perioder gennem Jordens historie.
For omkring 100,000 år siden, da mammutter strejfede rundt på Jorden, styrtdykkede klimaet på den nordlige halvkugle til en dybfrysning, der gjorde det muligt at danne massive iskapper. Over en periode på omkring 10,000 år voksede lokale bjerggletsjere og dannede store iskapper, der dækkede store dele af nutidens Canada, Sibirien og det nordlige Europa.
Mens det har været almindeligt accepteret, at periodisk "slingre" i Jordens kredsløb omkring solen udløste afkøling på sommeren på den nordlige halvkugle, der forårsagede begyndelsen af udbredt istid, har forskere kæmpet for at forklare de omfattende iskapper, der dækker store dele af Skandinavien og det nordlige Europa, hvor temperaturerne er meget mere milde.
I modsætning til det kolde canadiske arktiske øhav, hvor is let dannes, burde Skandinavien have været stort set isfri på grund af den nordatlantiske strøm, som bringer varmt vand til kysterne i det nordvestlige Europa. Selvom de to regioner ligger langs lignende breddegrader, ligger de skandinaviske sommertemperaturer et godt stykke over frysepunktet, mens temperaturerne i store dele af det canadiske Arktis forbliver under frysepunktet sommeren igennem, ifølge forskerne. På grund af denne uoverensstemmelse har klimamodeller kæmpet for at redegøre for de omfattende gletsjere, der rykkede frem i Nordeuropa og markerede begyndelsen på den sidste istid, sagde undersøgelsens hovedforfatter, Marcus Lofverstrom.
"Problemet er, at vi ikke ved, hvor disse iskapper (i Skandinavien) kom fra, og hvad der fik dem til at udvide sig på så kort tid," sagde Lofverstrom, assisterende professor i geovidenskab og leder af UArizona Earth System Dynamics Lab.
For at finde svar hjalp Lofverstrom med at udvikle en ekstremt kompleks jordsystemmodel, kendt som Community Earth System Model, som gjorde det muligt for hans team realistisk at genskabe de forhold, der eksisterede i begyndelsen af den seneste istid. Især udvidede han indlandsisens modeldomæne fra Grønland til at omfatte det meste af den nordlige halvkugle med høje rumlige detaljer.
Ved hjælp af denne opdaterede modelkonfiguration identificerede forskerne havportene i den canadiske arktiske øgruppe som en kritisk knudepunkt, der kontrollerer det nordatlantiske klima og i sidste ende bestemmer, om iskapper kunne vokse i Skandinavien.
Simuleringerne afslørede, at så længe havportene i det canadiske arktiske øhav forbliver åbne, afkølede Jordens kredsløbskonfiguration den nordlige halvkugle tilstrækkeligt til at tillade iskapper at bygge sig op i det nordlige Canada og Sibirien, men ikke i Skandinavien.
I et andet eksperiment simulerede forskerne et tidligere uudforsket scenarie, hvor havisen blokerede vandvejene i den canadiske arktiske øgruppe. I det forsøg blev det forholdsvis friske arktiske og nordlige stillehavsvand - typisk ført gennem den canadiske arktiske øgruppe - omdirigeret øst for Grønland, hvor der typisk dannes dybe vandmasser. Denne omdirigering førte til en opfriskning og svækkelse af den nordatlantiske dybe cirkulation, havisudvidelse og køligere forhold i Skandinavien.
"Ved at bruge både klimamodelsimuleringer og marine sedimentanalyser viser vi, at isdannelse i det nordlige Canada kan blokere havporte og omdirigere vandtransport fra Arktis til Nordatlanten," sagde Lofverstrom, "og det fører igen til en svækket havcirkulation. og kolde forhold ud for Skandinaviens kyst, hvilket er tilstrækkeligt til at begynde at dyrke is i den region."
"Disse resultater understøttes af marine sedimentregistreringer fra Nordatlanten, som viser tegn på gletsjere i det nordlige Canada flere tusinde år før den europæiske side," sagde Diane Thompson, assisterende professor i UArizona Department of Geosciences. "Sedimentregistreringerne viser også overbevisende beviser på en svækket dybhavcirkulation, før gletsjerne dannes i Skandinavien, svarende til vores modelleringsresultater."
Tilsammen tyder eksperimenterne på, at dannelsen af havis i det nordlige Canada kan være en nødvendig forløber for istiden i Skandinavien, skriver forfatterne.
At skubbe klimamodeller ud over deres traditionelle anvendelse af forudsigelse af fremtidige klimaer giver mulighed for at identificere hidtil ukendte interaktioner i jordsystemet, såsom det komplekse og nogle gange kontraintuitive samspil mellem iskapper og klima, sagde Lofverstrom.
"Det er muligt, at de mekanismer, vi identificerede her, gælder for hver istid, ikke kun den seneste," sagde han. "Det kan endda hjælpe med at forklare mere kortvarige kuldeperioder, såsom Younger Dryas kuldevending (12,900 til 11,700 år siden), der prægede den generelle opvarmning i slutningen af den sidste istid."
Undersøgelsen blev oprindeligt offentliggjort den Nature Geoscience. Juni 09, 2022.
