Topnienie antarktycznych lodów spowalniało globalną cyrkulację oceaniczną
Historia klimatu Ziemi pokazuje, że gdy kończyły się epoki lodowcowe, Antarktyda odgrywała znacznie większą rolę, niż dotąd sądzono. Nowe badania wskazują, że w czasie dwóch ostatnich deglacjacji – czyli przejść od epok lodowcowych do cieplejszych okresów międzylodowcowych – woda z topniejącej pokrywy lodowej.
Badaniami kierował François Fripiat z Instytut Chemii im. Maxa Plancka oraz Université Libre de Bruxelles, we współpracy z zespołami z Uniwersytet Princeton i Instytut Alfreda Wegenera. Wyniki opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
W ciągu ostatnich trzech milionów lat klimat naszej planety pulsował między długimi epokami lodowcowymi a cieplejszymi interglacjałami. W szczytowych momentach zlodowaceń lądolody pokrywały znaczną część półkuli północnej, sięgając daleko w głąb Europy. Deglacjacje – okresy przejściowe – przynosiły stopniowe topnienie tych ogromnych mas lodu i głęboką reorganizację systemu klimatycznego.
Dotychczas najwięcej uwagi poświęcano północnemu Atlantykowi. Wiadomo, że dopływ słodkiej wody z topniejącej Grenlandii może osłabiać atlantycką cyrkulację termohalinową (AMOC), która ma kluczowe znaczenie dla klimatu Europy. Rola Antarktydy i otaczającego ją Oceanu Południowego pozostawała jednak znacznie słabiej poznana.
Ocean Południowy to centralny węzeł globalnej cyrkulacji – łączy wody Atlantyku, Pacyfiku i Oceanu Indyjskiego. Jest też jednym z głównych miejsc wymiany między atmosferą a głębokim oceanem, który magazynuje około sto razy więcej dwutlenku węgla niż atmosfera.
Kluczowym pojęciem jest tu stratyfikacja – sposób, w jaki wody układają się w warstwy o różnej gęstości. Im silniejsza stratyfikacja, tym trudniejsze mieszanie się warstw, a tym samym słabsza wymiana ciepła i gazów z atmosferą. Jak obrazowo tłumaczą badacze, ocean działa jak ogromna maszyna redystrybuująca ciepło i węgiel. Gdy warstwy się „zablokują”, maszyna zwalnia.
Naukowcy przeanalizowali rdzenie osadowe z dna Oceanu Południowego. Wykorzystali skład izotopowy materii organicznej zachowanej w krzemionkowych skorupkach okrzemek – mikroskopijnych glonów, które licznie występują w tych wodach. Ich szczątki stanowią naturalne archiwum dawnych warunków środowiskowych.
Analizy pokazały, że podczas deglacjacji w pobliżu Antarktydy dochodziło do silnego wzrostu stratyfikacji. Przyczyną był intensywny napływ słodkiej wody z topniejącego lądolodu, która „uszczelniała” powierzchniową warstwę oceanu.
Jednocześnie jednak dalej na północ – w rejonie frontu polarnego – współdziałanie słodkiej wody i silnych wiatrów zachodnich sprzyjało wynoszeniu wód głębinowych ku powierzchni. Oznacza to, że globalna wentylacja oceanu nie zatrzymała się całkowicie. Wręcz przeciwnie – uwalniany z głębin CO₂ mógł trafiać do atmosfery, wzmacniając ocieplenie i przyczyniając się do zakończenia epok lodowcowych.
Wyniki te pokazują, że Antarktyda nie jest jedynie biernym magazynem lodu. To aktywny element systemu klimatycznego, zdolny do przeorganizowania globalnej cyrkulacji oceanicznej i wpływania na stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze.
Zrozumienie mechanizmów, które działały w przeszłości, jest dziś szczególnie istotne. W świecie szybko topniejących lodowców pytanie nie brzmi już, czy ocean się zmieni, lecz jak bardzo – i jak szybko.
Źródło: Maxa Planck Institute
Czytaj też: Rozchodzenie się dźwięku w kryształach. Badania ujawniły nieznane wcześniej efekty
Grafika tytułowa: Jay Ruzesky / Unsplash
