Een diepgaande studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Arizona heeft mogelijk twee mysteries opgelost die paleo-klimaatexperts al lang voor een raadsel hebben gestaan: waar kwamen de ijskappen die meer dan 100,000 jaar geleden in de laatste ijstijd klonken vandaan en hoe konden ze groeien? zo snel?
Begrijpen wat de glaciale-interglaciale cycli van de aarde aandrijft - de periodieke opmars en terugtrekking van ijskappen op het noordelijk halfrond - is geen sinecure, en onderzoekers hebben aanzienlijke inspanningen geleverd om de uitzetting en inkrimping van grote ijsmassa's gedurende duizenden jaren te verklaren. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience, stelt een verklaring voor voor de snelle uitzetting van de ijskappen die tijdens de meest recente ijstijd een groot deel van het noordelijk halfrond bedekten, en de bevindingen zouden ook van toepassing kunnen zijn op andere ijstijden in de geschiedenis van de aarde.
Ongeveer 100,000 jaar geleden, toen mammoeten over de aarde zwierven, kelderde het klimaat op het noordelijk halfrond in een diepe bevriezing waardoor enorme ijskappen konden ontstaan. Gedurende een periode van ongeveer 10,000 jaar groeiden lokale berggletsjers en vormden grote ijskappen die een groot deel van het huidige Canada, Siberië en Noord-Europa bedekten.
Hoewel algemeen wordt aangenomen dat periodiek "wiebelen" in de baan van de aarde rond de zon afkoeling veroorzaakte in de zomer op het noordelijk halfrond, wat het begin van wijdverbreide ijstijd veroorzaakte, hebben wetenschappers moeite gehad om de uitgestrekte ijskappen die een groot deel van Scandinavië en Noord-Europa bedekken, te verklaren. waar de temperaturen veel milder zijn.
In tegenstelling tot de koude Canadese Arctische archipel, waar zich gemakkelijk ijs vormt, had Scandinavië grotendeels ijsvrij moeten blijven vanwege de Noord-Atlantische stroom, die warm water naar de kusten van Noordwest-Europa brengt. Hoewel de twee regio's langs vergelijkbare breedtegraden liggen, liggen de Scandinavische zomertemperaturen ruim boven het vriespunt, terwijl de temperaturen in grote delen van het Canadese Noordpoolgebied de hele zomer onder het vriespunt blijven, aldus de onderzoekers. Vanwege deze discrepantie hebben klimaatmodellen moeite om rekening te houden met de uitgestrekte gletsjers die zich in Noord-Europa ontwikkelden en het begin van de laatste ijstijd markeerden, zei de hoofdauteur van het onderzoek, Marcus Lofverstrom.
"Het probleem is dat we niet weten waar die ijskappen (in Scandinavië) vandaan kwamen en waardoor ze in zo'n korte tijd uitzetten", zegt Lofverstrom, een assistent-professor geowetenschappen en hoofd van de UArizona Earth System Dynamics. Laboratorium.
Om antwoorden te vinden, hielp Lofverstrom bij de ontwikkeling van een uiterst complex aardsysteemmodel, bekend als het Community Earth System Model, waarmee zijn team op realistische wijze de omstandigheden kon nabootsen die bestonden aan het begin van de meest recente ijstijd. Met name breidde hij het ijskapmodeldomein van Groenland uit om het grootste deel van het noordelijk halfrond met hoge ruimtelijke details te omvatten.
Met behulp van deze bijgewerkte modelconfiguratie identificeerden de onderzoekers de oceaanpoorten in de Canadese Arctische archipel als een cruciale spil die het Noord-Atlantische klimaat beheerst en uiteindelijk bepaalt of ijskappen in Scandinavië kunnen groeien of niet.
De simulaties onthulden dat zolang de oceaanpoorten in de Canadese Arctische archipel open blijven, de baanconfiguratie van de aarde het noordelijk halfrond voldoende afkoelde om ijskappen te laten opbouwen in Noord-Canada en Siberië, maar niet in Scandinavië.
In een tweede experiment simuleerden de onderzoekers een eerder onontgonnen scenario waarin mariene ijskappen de waterwegen in de Canadese Arctische archipel blokkeerden. In dat experiment werd het relatief frisse Arctische en Noord-Pacifische water - meestal gerouteerd door de Canadese Arctische archipel - omgeleid naar het oosten van Groenland, waar zich typisch diepe watermassa's vormen. Deze omleiding leidde tot een verfrissing en verzwakking van de diepe circulatie van de Noord-Atlantische Oceaan, uitbreiding van het zee-ijs en koelere omstandigheden in Scandinavië.
"Door zowel klimaatmodelsimulaties als mariene sedimentanalyse te gebruiken, laten we zien dat ijsvorming in Noord-Canada oceaanpoorten kan belemmeren en het watertransport van het Noordpoolgebied naar de Noord-Atlantische Oceaan kan leiden, " zei Lofverstrom, "en dat leidt op zijn beurt tot een verzwakte oceaancirculatie en koude omstandigheden voor de kust van Scandinavië, wat voldoende is om ijs in die regio te laten groeien.”
"Deze bevindingen worden ondersteund door mariene sedimentgegevens uit de Noord-Atlantische Oceaan, die bewijzen tonen van gletsjers in Noord-Canada enkele duizenden jaren vóór de Europese kant", zegt Diane Thompson, assistent-professor bij de UArizona Department of Geosciences. "De sedimentrecords tonen ook overtuigend bewijs van een verzwakte circulatie in de diepe oceaan voordat de gletsjers zich vormen in Scandinavië, vergelijkbaar met onze modelleringsresultaten."
Samen suggereren de experimenten dat de vorming van zee-ijs in Noord-Canada een noodzakelijke voorloper kan zijn van ijstijd in Scandinavië, schrijven de auteurs.
Door klimaatmodellen verder te duwen dan hun traditionele toepassing van het voorspellen van toekomstige klimaten, wordt het mogelijk om voorheen onbekende interacties in het aardsysteem te identificeren, zoals het complexe en soms contra-intuïtieve samenspel tussen ijskappen en klimaat, zei Lofverstrom.
"Het is mogelijk dat de mechanismen die we hier hebben geïdentificeerd van toepassing zijn op elke ijstijd, niet alleen op de meest recente," zei hij. "Het kan zelfs helpen bij het verklaren van meer kortstondige koude periodes, zoals de koude omkering van de jongere Dryas (12,900 tot 11,700 jaar geleden) die de algemene opwarming aan het einde van de laatste ijstijd onderbrak."
De studie is oorspronkelijk gepubliceerd op Nature Geoscience. Juni 09, 2022.
