De temperaturen in het noordpoolgebied stijgen momenteel twee tot drie keer sneller dan het wereldwijde gemiddelde. Het resultaat - en, dankzij feedback-effecten, ook de oorzaak - is afnemend zee-ijs. In een studie gepubliceerd in het eigenlijke volume van Natuurcommunicatie , geo- en klimaatonderzoekers van het Alfred-Wegener Instituut, Helmholtz Center for Polar- and Marine Research (AWI) laten zien dat, in de loop van de geschiedenis van onze planeet, Zomers zee-ijs was te vinden in het centrale Noordpoolgebied in perioden die werden gekenmerkt door hogere mondiale temperaturen - maar minder CO2 - dan nu.

Prognoses voor de toekomst van het noordpoolgebied kunnen alleen zo betrouwbaar zijn als de modellen en gegevens waarop ze zijn gebaseerd. De scenario's die door klimaatmodelleurs worden geprojecteerd, lopen sterk uiteen, en het blijft onduidelijk wanneer we de Noordelijke IJszee in de zomer ijsvrij kunnen verwachten. Tegelijkertijd, er is veel publieke belangstelling voor betrouwbare voorspellingen over de ontwikkeling van het zee-ijs in het Noordpoolgebied in de komende decennia, om een ​​basis te hebben voor strategische planning op lange termijn.

Onderzoekers van het Alfred Wegener Instituut hebben nu de glaciale geschiedenis van het centrale Noordpoolgebied nauwkeuriger geanalyseerd met behulp van sedimentkerngegevens en klimaatsimulaties. Hun bevindingen geven aan dat de regio de thuisbasis was van zee-ijs tijdens het laatste interglaciale, tussen 115, 000 en 130, 000 jaar geleden. "Dankzij de sedimentkerngegevens, we hebben duidelijk bewijs dat, tijdens het laatste interglaciaal ongeveer 125, 000 jaar geleden, de centrale Noordelijke IJszee was in de zomer nog bedekt met zee-ijs. In tegenstelling tot, in een gebied ten noordoosten van Spitsbergen, het zomerse zee-ijs vrijwel verdwenen, " legt prof. Rüdiger Stein uit, een geoloog aan het Alfred Wegener Instituut en eerste auteur van de Natuurcommunicatie studie, toevoegen, "Dit wordt ook bevestigd door de klimaatsimulaties van AWI-modelleurs die bij het onderzoek betrokken zijn."

Echter, het vergelijken van de resultaten van de klimaatsimulaties voor het meest recente interglaciaal met scenarioberekeningen voor de toekomst brengt aanzienlijke verschillen aan het licht:dankzij de intensere zonnestraling, toen waren de luchttemperaturen op hogere breedtegraden ook een paar graden hoger dan nu. Echter, de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer - ongeveer 290 ppm (parts per million) - was ca. 110 ppm lager dan het huidige niveau, zoals ijskerngegevens van Antarctica laten zien. Voor hun scenarioberekeningen de AWI-modelleurs hebben atmosferische CO2-concentraties van meer dan 500 ppm ingeplugd, een niveau dat in overeenstemming is met de prognoses van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering (IPCC). Onder deze voorwaarden, een onevenredig snelle terugtrekking van het zomerse zee-ijs in de centrale Noordelijke IJszee in de loop van de komende decennia, gevolgd door zijn volledige verdwijning - afhankelijk van hoe snel de CO2-niveaus stijgen - ongeveer 250 jaar vanaf nu, valt te verwachten. De resultaten van de studie onthullen de complexiteit van de processen die de klimaatverandering in het noordpoolgebied vormgeven en wijzen op significante ruimtelijke en chronologische verschillen in de zee-ijsbedekking. Om de opwarming van het noordpoolgebied en het permanente verlies van zee-ijs te vertragen, het verminderen van het niveau van antropogene CO2-emissies in de atmosfeer is van vitaal belang.

Voor hun studie, de onderzoekers gebruikten zogenaamde "proxy's" - indicatoren die informatie bevatten over vroegere omgevingsomstandigheden. Ze concentreerden zich op organische proxy's, ook wel biomarkers genoemd. Sommige van deze biomarkers worden geproduceerd door bepaalde soorten algen, waarvan één groep alleen in open oppervlaktewater voorkomt, terwijl de leden van een andere groep alleen in zee-ijs leven (of dat deden in het verre verleden van de aarde). "Als we de aanwezigheid van deze algenbiomarkers in onze sedimentlagen bevestigen, het stelt ons in staat om conclusies te trekken over de depositieomgeving en de omgevingsomstandigheden op het respectieve tijdstip, ", zegt Stein. Omdat de biomarkergroepen die ze hebben onderzocht, gebaseerd zijn op algen - d.w.z. op planten die licht nodig hebben voor fotosynthese - de afwezigheid van beide groepen is een belangrijke indicator van een zeer dikke en grotendeels aaneengesloten ijslaag. Dergelijke omstandigheden zouden fotosynthese onmogelijk maken, zowel voor de algen in het oppervlaktewater direct onder het ijs als voor de algen die dieper in het ijs wonen dichtbij het ijswatergrensvlak.

Naast deze waardevolle nieuwe inzichten in de verspreiding van zee-ijs tijdens het laatste interglaciaal, de studie leverde ook een andere opwindende bevinding op, een over de omvang van de arctische ijskappen tijdens de Saale-ijstijd. Zoals Stein vertelt, "Tegen het einde van de Saale-ijstijd (ongeveer 140, 000 tot 150, 000 jaar geleden), de gletsjers strekten zich hoogstwaarschijnlijk uit tot voorbij de buitenste plank. Ze produceerden massa's koude lucht die als krachtige valwinden (katabatische winden) naar zee bliezen en creëerden grote uitgestrektheden van open water (polynyas) - een proces dat nog steeds vaak wordt waargenomen rond het Antarctische continent."

Deze voorwaarden lijken in tegenspraak met de hypothesen van internationale onderzoekers (Jakobsson et al., 2016), die in 2016 postuleerde dat de gletsjers in Noord-Amerika en Eurazië zich tijdens de Saale-ijstijd buiten het continentaal plat uitbreidden en in open water, de hele Noordelijke IJszee bedekt met een bijna kilometer dikke laag vast ijs. "Toch tonen onze biomarkergegevens aanvaardbare levensomstandigheden voor fytoplankton en zee-ijsalgen, namelijk open water en seizoensgebonden ijsbedekking - een groot verschil met kilometers dik ijs, " zegt Rüdiger Stein. Echter, de geoloog legt uit, "Dat gezegd hebbende, een chronologische opeenvolging van extreem uitgestrekte dikke ijskappen (vergelijkbaar met wat Jakobsson et al. hebben gepostuleerd) gevolgd door zee-ijsvorming met polynyas lijkt mogelijk te zijn, zoals de eerste resultaten van ons eigen onderzoek op de zuidelijke Lomonosov-rug hebben aangetoond. Om dit uiteindelijk goed te keuren, echter, nader gedetailleerd onderzoek, vooral van goed gedateerde sedimentkernen, zijn nodig."