Smeltende ijsplaten veranderen de chemie van de oceaan op de Zuidpool en het resultaat kan een verandering zijn in de mondiale stromingen en een toename van het smelten van gletsjers, volgens wetenschappers die kaarten maken om in modellen voor klimaatverandering in te voeren.

Op de Noord- en Zuidpool, koude dichte waterputten, het aandrijven van de zogenaamde wereldwijde oceaantransportband, een complex systeem dat afhankelijk is van warmteoverdracht en dichtheid dat oceaanstromingen over de hele wereld aandrijft.

Dit systeem reguleert regionale klimaten, maar wordt bedreigd wanneer grote hoeveelheden zoet water – zoals gletsjerijs – in zee vallen. Het smelten van de ijsplaten betekent dat er meer gletsjerijs in de oceaan wordt gedumpt, en dit riskeert het uitschakelen van de transportband, omdat verdund, minder dicht zout water zal minder snel zinken.

Op Antarctica, op diepten tussen 500 en 2000 meter, een verrassend warme zoute watermassa te vinden is, Circumpolair diep water genoemd. Op bepaalde punten onder Antarctica, dit warme water komt in contact met de onderkant van de ijsplaten en doet het ijs smelten. Als er meer warm zout water de bodem van de ijsplaten bereikt dan in voorgaande jaren, dit zou kunnen leiden tot een toename van het smelten van de ijsplaat.

Dr. Laura Herraiz Borreguero van de Universiteit van Southampton, VK, en coördinator van het OCEANIS-project, volgt de bewegingen van deze warme zoute stroom, om te zien of er schommelingen of wijzigingen zijn ten opzichte van voorgaande jaren.

Door gegevens van andere onderzoekers te analyseren en te vergelijken, ze heeft ontdekt dat in de afgelopen 20 jaar, de warme zoute waterstroom is vaker gevonden. De effecten zijn nog meer uitgesproken in het onherbergzame Oost-Antarctica, een deel van het continent dat over het algemeen minder goed onderzocht is dan West-Antarctica, omdat het veel moeilijker is om toegang te krijgen.

Drempels

Omdat ijsplaten fungeren als verkeersdrempels voor de stroming van gletsjerijs en de snelheid vertragen waarmee Antarctische gletsjers de zee bereiken, een toename van het smelten van de ijsplaat zou betekenen dat gletsjers enorme hoeveelheden zoetwaterijs ongecontroleerd in de oceaan zouden kunnen dumpen.

'Als we verliezen (de ijsplaten), de snelheid van de gletsjers kan vier tot vijf keer sneller zijn, ' zei dr. Herraiz Borreguero.

Haar volgende uitdaging is om precies te bepalen welke impact de verandering in circumpolair diep water zal hebben. 'Waar ik nu naar kijk, is hoe dit de eigenschappen van het water rond Antarctica verandert, ook met betrekking tot de circulatie in de Zuidelijke Oceaan, ' ze zei. 'Het verbeteren van onze kennis van interacties tussen ijsplaten en oceaan is een cruciale stap in het verminderen van de onzekerheid in projecties van toekomstige zeespiegelstijging.'

De oceaancirculatie wordt ook bestudeerd door Dr. Melanie Grenier van het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Frankrijk, die het GCP-GEOTARCTIC-project coördineert. Het project maakt deel uit van een multinationaal samenwerkingsverband genaamd GEOTRACES, dat tot doel heeft de wereldwijde oceaancirculatie en mariene cycli beter te begrijpen door de verdeling van opgeloste en deeltjesvormige chemische elementen die in de waterkolom zijn gesuspendeerd te onderzoeken.

Deeltjesconcentraties, distributies en uitwisselingen kunnen wetenschappers veel vertellen over wat er in de waterkolom gebeurt. Bepaalde watermassa's hebben verschillende eigenschappen, bijvoorbeeld rijk aan voedingsstoffen, of voedselarm, warm, koud, zout of vers.

Thorium-230

Dr. Grenier gebruikt een chemische tracer genaamd thorium-230 om het volume van deeltjes te controleren en heeft ontdekt dat de samenstelling van water op de Noordpool verandert. 'Het Amerikaanse Noordpoolgebied vertoont lagere concentraties van deze geochemische tracer dan in het verleden, consistent met de toenemende trend van terugtrekking van zee-ijs en een daaropvolgende toename van deeltjesconcentraties.'

Een van de redenen hiervoor is een afname van de ijsbedekking. Minder ijs betekent dat er meer licht in de oceaan kan komen en dat er meer leven kan ontstaan, wat leidt tot een toename van mariene deeltjes. Minder ijs betekent ook meer interactie met de atmosfeer, vooral met de wind, die de vermenging in de oceaan kan vergroten, en zo worden deeltjes die in het sediment liggen opnieuw in de waterkolom gesuspendeerd.

Hoewel dit op zich niet per se schadelijk is, het is indicatief voor veranderingen in de oceaancirculatie en kan de wereldwijde oceaantransportband beïnvloeden. Echter, het is niet bekend hoe gevoelig dat systeem kan zijn om te veranderen, dus wetenschappers zullen de situatie moeten blijven volgen.

Zowel OCEANIS als GCP-GEOTARCTIC zijn van plan om kaarten te maken op basis van hun onderzoek – voor OCEANIS, detaillering van de punten waar warm water de Antarctische ijsplaten bereikt, en voor GCP-GEOTARCTIC, een kaart van de wereldwijde distributie van thorium-230, met input van andere GEOTRACES-wetenschappers.

modellen

Deze zullen worden gebruikt om beter geïnformeerde modellen te ontwikkelen om te voorspellen hoe de planeet moet reageren op veranderingen in het klimaat. De modellen worden ook verbeterd door onderzoekers die klimaatregistraties van mariene sedimenten en ijs op één lijn brengen door fijne deeltjes vulkanische as als rode draad te gebruiken.

Verticale cilinders van zeesediment en ijs, bekend als kernen, worden door geologen gebruikt om te bepalen hoe het klimaat in het verleden was. Als ijs bevriest of sediment bezinkt, ze houden lucht vast, deeltjes en fossielen die aanwijzingen geven voor het klimaat van die tijd. Maar, het kan moeilijk zijn om een ​​bepaald stuk van een mariene sedimentkern te matchen met de overeenkomstige tijdsperiode van een ijskern.

Dr. Peter Abbott van de Universiteit van Cardiff, VK, en de Universiteit van Bern, Zwitserland, voert een project uit met de naam SHARP om een ​​methode te ontwikkelen om precies dat te doen.

'De techniek die ik gebruik heet tefrochronologie, ' hij zei. 'We sporen deeltjes op van eerdere vulkaanuitbarstingen tussen het ijs en de mariene kernen. Als je dezelfde uitbarsting kunt vinden, dan kan het als een verbindingslijn tussen die records fungeren, aangezien de deeltjes tegelijkertijd in beide omgevingen zijn afgezet.'

Dr. Abbott gebruikt laboratoriummethoden en optische microscopie om de kernen te scannen en aslagen te identificeren die verborgen zijn in de ijs- en zeekernen. Elke individuele vulkanische gebeurtenis laat een unieke chemische vingerafdruk achter op het materiaal dat het verdrijft, wat betekent dat onderzoekers de as kunnen gebruiken om de ijskernen en de sedimentkernen correct op elkaar af te stemmen, wetenschappers nauwkeurigere informatie geven over vroegere klimaten, en bijgevolg de voorspellende modellen te verbeteren.

'Als we kunnen verklaren hoe het klimaat in het verleden is veranderd, het geeft ons een beter begrip van hoe het in de toekomst zou kunnen worden gedwongen, ' zei dr. Abbott.