Een onderzoeksgroep gevormd door 64 onderzoekers van het National Institute of Polar Research, de Universiteit van Tokio, en andere organisaties hebben de afgelopen 720 atmosferische temperaturen en stof geanalyseerd, 000 jaar met behulp van een ijskern verkregen bij Dome Fuji op Antarctica. Resultaten geven aan dat wanneer tussenliggende temperaturen plaatsvonden binnen een ijstijd, het klimaat was zeer onstabiel en fluctueerde. Er is ook een klimaatsimulatie uitgevoerd op basis van het Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation Model, waaruit bleek dat de belangrijkste oorzaak van de waargenomen klimaatinstabiliteit de mondiale afkoeling was, veroorzaakt door een afname van het broeikaseffect.

Klimaatinstabiliteit heeft ernstige gevolgen voor zowel de natuurlijke omgeving van de aarde als de menselijke samenleving. In de voortdurende poging om te begrijpen hoe de opwarming van de aarde de klimaatinstabiliteit kan beïnvloeden, het is belangrijk om perioden in het verleden te identificeren waarin sprake was van klimaatinstabiliteit. Deze perioden moeten worden bestudeerd en gemodelleerd om mogelijke oorzaken van de waargenomen instabiliteit op te helderen. Echter, er is weinig vooruitgang geboekt bij het verbeteren van onze documentatie en begrip van klimaatinstabiliteit voorafgaand aan de laatste ijstijd.

De onderzoeksgroepen van Dr. Kenji Kawamura en Dr. Hideaki Motoyama (National Institute of Polar Research) analyseerden de Second Dome Fuji-ijskern (Fig. 1, links) die werden verkregen als onderdeel van de Japanse Antarctische Onderzoeksexpeditie (JARE) tussen 2003 en 2007. Hun team reproduceerde de afgelopen 720, 000 jaar (afb. 1, Rechtsaf). Ze combineerden dit met gegevens van de Dome C-ijskern die door een Europees team is geboord om zeer robuuste paleoklimaatgegevens te verkrijgen. Zij hebben deze gegevens onderzocht, ontdekken dat de afgelopen 720, 000 jaar, het tussenklimaat binnen ijstijden werd gekenmerkt door frequente klimaatschommelingen (Fig. 2).

Dit riep de vraag op:waarom treedt de hoogste instabiliteit op als er een tussenklimaat is tijdens een ijstijd, in plaats van tijdens een interglaciale periode zoals die van nu, of tijdens het koudste deel van een ijstijd? De onderzoeksgroep van Dr. Ayako Abe-Ouchi (Universiteit van Tokio) gebruikte een klimaatmodel (MIROC) om eerst drie soorten achtergrondklimaatomstandigheden te reproduceren:de interglaciale periode, tussenklimaat binnen een ijstijd, en het koudste deel van een ijstijd. Ze voerden een simulatie uit waarbij in elk van de drie klimaatomstandigheden dezelfde hoeveelheid zoet water werd toegevoegd aan het noordelijke deel van de Noord-Atlantische Oceaan. Deze simulatie is uitgevoerd met behulp van de Earth Simulator-supercomputer van het Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC). De simulatieresultaten gaven aan dat de respons op de instroom van zoet water maximaal is tijdens het tussenklimaat dat optreedt tijdens ijstijden, waardoor het klimaat instabiel wordt (Fig. 3 A-C).

Een belangrijke factor die de klimaatinstabiliteit beïnvloedt, is de kwetsbaarheid van de Atlantische diepwatercirculatie tijdens globale afkoeling als gevolg van een afname van de atmosferische kooldioxideconcentratie (Fig. 3 D-E). Tot nu, de primaire factor voor klimatologische instabiliteit werd gedacht aan het bestaan ​​en de instabiliteit van continentale ijskappen op het noordelijk halfrond, maar dit experiment heeft aangetoond dat kooldioxide een andere belangrijke factor is, het bepalen van niet alleen de gemiddelde toestand van het klimaat, maar ook de stabiliteit van het klimaat op lange termijn. Deze resultaten suggereren ook dat toekomstige stabiliteit in de huidige interglaciale periode, die al meer dan 10 jaar duurt, 000 jaar, is niet gegarandeerd. Inderdaad, als de Groenlandse ijskap aanzienlijk afsmelt als gevolg van antropogene opwarming, het zou het klimaat kunnen destabiliseren.

Volgens Dr. Kawamura, "Vanwege antropogene emissies, de atmosferische broeikasgasconcentraties hebben een niveau bereikt dat de afgelopen miljoen jaar niet is waargenomen. Grote klimaatcomponenten, zoals ijskappen en de oceanen met hun enorme omvang en lange tijdschalen voor variaties, zal ongetwijfeld veranderen. Het zal nog belangrijker worden om de klimaatreconstructies en numerieke simulaties te combineren voor de perioden waarin de mondiale omgeving heel anders was dan nu, om het systeem van de aarde te begrijpen door de mechanismen ervan te verifiëren."