Het mondiale klimaat is een complexe machine waarin sommige stukken gescheiden zijn, nog anderen zijn verbonden. Wetenschappers proberen verbanden te ontdekken om te voorspellen wat er met ons klimaat zal gebeuren, vooral in een toekomst met meer warmtevasthoudende gassen.

Een dramatisch patroon in de klimaatgeschiedenis van onze planeet omvat krampen bij Arctische temperaturen. Tijdens de laatste ijstijd, tienduizenden jaren geleden, Groenland is in slechts enkele decennia herhaaldelijk met ongeveer 10 graden Celsius opgewarmd en is daarna geleidelijk afgekoeld. Ondertussen bleef het klimaat op het zuidelijk halfrond redelijk stabiel, met slechts zwakke en lang vertraagde echo's van de temperatuurchaos in het noorden.

Maar nieuw onderzoek van de Universiteit van Washington toont aan dat de felle wind die rond Antarctica cirkelt - een belangrijke hefboom voor het mondiale klimaat - snel verschoof als reactie op de temperatuurpieken op het noordelijk halfrond.

"Het is zeer verrassend dat we deze echt abrupte veranderingen op het noordelijk halfrond kunnen zien, waardoor het heel snel naar het zuidelijk halfrond gaat, " zei eerste auteur Bradley Markle, een UW-promovendus in Aard- en ruimtewetenschappen. "De atmosferische circulatie is tijdens deze evenementen nauw verbonden over de hele wereld."

De studie is gepubliceerd in het januarinummer van Natuur Geowetenschappen .

Onderzoekers gebruikten bewijsmateriaal van een 2 mijl lange West-Antarctische ijskern. De dikke jaarlijkse lagen van die ijskern bieden nauwkeurige datering waarmee wetenschappers de klimaatgeschiedenis kunnen vergelijken met die in verre Groenlandse ijsrecords. De wilde noordelijke temperatuur schommelt, bekend als Dansgaard-Oeschger-evenementen, worden beschouwd als natuurlijke schommelingen in het klimaatsysteem. Ze zijn gereproduceerd in de meest geavanceerde klimaatmodellen die de ijstijdperiode bestrijken. Deze zelfde modellen laten ook een verschuiving zien in de wind op het zuidelijk halfrond.

De nieuwe studie is de observationele ondersteuning voor deze verschuiving in de wind.

De Antarctische ijskern laat zien dat de winden van de Zuidelijke Oceaan tegelijkertijd verschoven, of hoogstens binnen enkele decennia, van elke snelle opwarming van Groenland. Antarctische luchttemperaturen, anderzijds, zijn verbonden via de langzamer bewegende oceanen en het duurde ongeveer twee eeuwen om te reageren.

"We hadden nog nooit iets in onze ijskernen gevonden waaruit blijkt dat het zuidelijk halfrond zo snel reageerde op wat er op het noordelijk halfrond gebeurde, " zei co-auteur Eric Steig, een UW-hoogleraar aard- en ruimtewetenschappen. "Wat we ontdekten is dat wanneer het op het noordelijk halfrond abrupt opwarmt, de wind op het zuidelijk halfrond naar het noorden, en blaas over warmer water. En het tegenovergestelde gebeurt als het in het noorden snel afkoelt:de wind draait naar het zuiden."

Het was al bekend dat tropische regenbanden en de jetstream van het noordelijk halfrond zich aanpassen aan de temperatuurbalans tussen de hemisferen. Maar er was weinig historisch bewijs voor winden die over de ijzige zuidelijke zeeën waaiden.

De nieuwe studie maakt gebruik van chemische aanwijzingen in het 70-duizend jaar oude ijskernrecord. Terwijl windvlagen zeewater verdampen, de fractie zwaardere tot lichtere waterstof- en zuurstofatomen in damp hangt af van de temperatuur van de oceaan. Wanneer dit vocht uiteindelijk als sneeuw over Antarctica valt, het bevat een handtekening van de breedtegraad waar het verdampte.

Resultaten laten zien dat de wind naar het noorden verschoof naar de evenaar toen Groenland opwarmde, via een signaal dat via de atmosfeer werd doorgegeven.

"Als het snel opwarmt op het noordelijk halfrond, creëert het sterke temperatuurgradiënten, die de regenbanden in de tropen beïnvloeden. De regenbanden in de tropen beïnvloeden waar de wind waait op het zuidelijk halfrond. Het is dus een keten van effecten, ' zei Steeg.

Behalve dat het belangrijk is voor het Antarctische klimaat, de winden van de Zuidelijke Oceaan beïnvloeden de regenval in Zuid-Amerika, Australië en zuidelijk Afrika. Deze winden spelen ook een rol bij klimaatterugkoppelingen op de lange termijn die betrekking hebben op Antarctisch zee-ijs en de opname van koolstofdioxide in de atmosfeer door de oceanen.

"Er is een algemeen begrip in de klimaatwetenschappelijke gemeenschap dat het broeikaseffect niet alleen over temperatuurverandering gaat, het gaat ook over veranderende winden, ' zei Steeg.

Hoewel er enig bewijs is dat de winden in de Zuidelijke Oceaan vandaag de dag veranderen, de oorzaken zouden anders zijn dan die in de studie, waarschuwden de auteurs. Maar de resultaten leggen een nieuwe brug tussen de twee hemisferen, en ondersteunen de resultaten van computermodellen die gedetailleerde simulaties van het wereldwijde klimaat over duizenden jaren creëren.

"Dit geeft ons het vertrouwen dat de modellen die we gebruiken om die berekeningen te maken het goed doen, ' zei Steeg.