Broeikasgassen waren de belangrijkste aanjager van het klimaat tijdens de warmste periode van de afgelopen 66 miljoen jaar, inzicht geven in de drijfveren achter klimaatverandering op de lange termijn.

Antarctica en Australië scheidden rond het einde van het Eoceen (56 tot 22,9 miljoen jaar geleden), het creëren van een diepe waterdoorgang tussen hen en veranderende oceaancirculatiepatronen. Sommige onderzoekers geloven dat deze veranderingen de oorzaak waren van de afkoelingstemperaturen tegen het einde van de 'broeikas'-periode van het Eoceen, maar sommigen denken dat dalende niveaus van kooldioxide de schuld waren.

Als de afkoeling was veroorzaakt door veranderingen in de oceaancirculatie, gebieden rond de evenaar zouden zijn opgewarmd als de poolgebieden afkoelden, de verdeling van warmte op aarde verschuiven. Maar het veranderen van de concentratie van broeikasgassen zou invloed hebben op de totale warmte die vastzit in de atmosfeer van de aarde, overal voor verkoeling zorgen (ook in de tropen), dat is wat de onderzoekers vonden. De bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Natuur .

De gesynchroniseerde evolutie van tropische en polaire temperatuur die we hebben gereconstrueerd, kan alleen worden verklaard door broeikasgasforcering, zei Margot Cramwinckel, een doctoraat kandidaat aan de Universiteit Utrecht in Nederland en eerste auteur van het artikel. "Onze bevindingen zijn uniek verenigbaar met de hypothese dat de koeling van het Eoceen op de lange termijn werd aangedreven door broeikasgassen. Dit verbetert ons begrip van de drijfveren achter de klimaatverandering op de lange termijn aanzienlijk, wat belangrijk is om de ontwikkeling van toekomstige klimaatverandering te voorspellen."

Klimaatverandering heeft vaak meer intense effecten nabij de polen dan elders op de planeet, een fenomeen dat bekend staat als polaire versterking.

Uit de studie bleek dat de temperatuurverandering in de buurt van de polen dramatischer was dan in de tropen tijdens het Eoceen, hoewel het grootste deel van de periode extreem warm was, waardoor er weinig tot geen ijs in de buurt van de polen achterblijft.

"Zelfs in een grotendeels ijsvrije wereld, de polen koelden meer af dan de tropen toen de temperatuur daalde, " zei Cramwinckel. "Dit geeft aan dat het dwingen van broeikasgassen op zichzelf polaire versterking kan veroorzaken."

De onderzoekers hadden nog een vraag over polaire versterking:bereikt het een soort limiet?

"Onze resultaten ondersteunen het idee dat polaire versterking op een bepaald moment in warme klimaten verzadigt en niet blijft toenemen bij verdere opwarming, " zei Matthew Huber, een professor in de aarde, atmosferische en planetaire wetenschappen aan de Purdue University en co-auteur van het artikel.

Als proxy voor temperatuur, het onderzoeksteam keek naar membraanlipiden van eenvoudige, op het zeeoppervlak levende organismen genaamd Thaumarchaeota die hun membraansamenstelling veranderen als de temperatuur verandert in diepzeesedimentkernen die zijn geboord in de buurt van Ivoorkust.

Ze combineerden deze waarnemingen met klimaatmodellen, geproduceerd door Huber's team bij Purdue, om een ​​tijdlijn van temperatuur in het Eoceen samen te voegen.

"De simulaties vergden ongeveer vier jaar continu computergebruik om evenwichtige klimaattoestanden op verschillende kooldioxideniveaus te bereiken, Huber zei. "Voor de eerste keer, het klimaatmodel is in staat om de belangrijkste trends in tropische zee-oppervlaktetemperaturen en temperatuurgradiënten vast te leggen over een reeks klimaten die bijna 20 miljoen jaar beslaan. Het enige probleem is dat de simulaties meer koolstofdioxideveranderingen vereisten dan waargenomen, wat aantoont dat dit model niet gevoelig genoeg is voor kooldioxide."

historisch, onderzoekers hebben problemen gehad met het reproduceren van temperatuurgradiënten tussen de tropen en de polen in het hele Eoceen. Deze nieuwe klimaatmodellen zijn in staat om de meeste problemen van eerdere modellen op te lossen.