Wetenschappers hebben een tweedelige klimatologische verbinding gedocumenteerd tussen de Noord-Atlantische Oceaan en Antarctica, een snel atmosferisch kanaal en een veel langzamer oceanisch kanaal, dat zorgde voor snelle klimaatveranderingen tijdens de laatste ijstijd - en misschien nog wel een keer.

In een nieuwe studie die deze week is gepubliceerd in Natuur , een internationaal team van wetenschappers beschrijft hoe extreem abrupte klimaatveranderingen 60, 000 tot 12, 000 jaar geleden kwam van de herhaalde versterking en verzwakking van een oceaanstroom die Groenland en Europa verwarmt door warm water uit de tropen via de Golfstroom in de Noord-Atlantische Oceaan te brengen. Die stroom staat bekend als de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC).

Het nieuwe onderzoek documenteert hoe de Noord-Atlantische Oceaan deze extreme gebeurtenissen doorgeeft aan Antarctica, aan de andere kant van de wereld.

"De Noord-Atlantische Oceaan stuurt berichten naar Antarctica op twee verschillende tijdschalen, " zei Christo Buizert, een specialist in klimaatverandering van de Oregon State University en hoofdauteur van het onderzoek. "De atmosferische verbinding is als een sms die meteen binnenkomt, terwijl de oceanische meer een ansichtkaart is die de tijd nodig heeft om er te komen - in dit geval 200 jaar, waardoor de postdienst er in vergelijking redelijk goed uitziet.

"Als de Noord-Atlantische Oceaan opwarmt vanwege het versterkte AMOC, heel Antarctica zal uiteindelijk afkoelen vanwege oceanische veranderingen. Het begint met de wind, maar de oceaan heeft twee eeuwen later een veel grotere impact."

Tijdens de laatste ijstijd was deze AMOC-stroom meestal erg zwak, waardoor de Noord-Atlantische regio in ijskoude omstandigheden wordt gestort. Maar af en toe zou het heel snel sterker worden, waardoor Groenland plotseling opwarmt, zeggen de onderzoekers. Telkens wanneer Groenland opwarmde, klimaat op Antarctica aan de andere kant van de wereld zou veranderen - twee keer.

De mondiale atmosferische omstandigheden veranderden onmiddellijk en de westenwinden die rond Antarctica waaiden, verschoven van het land, die in sommige delen van Antarctica voor opwarming zorgde en in andere voor afkoeling. De tweede helft van de impact was veel langzamer, een verkoelend effect van de oceanen op het zuidelijk halfrond dat zich 200 jaar lang niet manifesteerde op Antarctica.

De studie verklaart waarom het klimaat in Groenland en Antarctica in de loop van de tijd niet precies op elkaar is afgestemd, volgens de atmosferische wetenschapper Justin Wettstein van Oregon State, een co-auteur van het onderzoek.

"Dit is de eerste keer dat je zo duidelijk de moeren en bouten kunt zien van hoe het klimaat werkt op tijdschalen die veel langer zijn dan onze meteorologische waarnemingen, "Zei Wettstein. "Het stelt ons in staat om te zien hoe Groenland en Antarctica zijn verbonden - ruimtelijk en tijdelijk - lang voordat mensen met thermometers rondliepen om de temperatuur te meten."

Om het klimaat te reconstrueren, de onderzoekers onderzochten ijskernen van vijf verschillende locaties op Antarctica en synchroniseerden de datums door naar lagen vulkanische as te kijken. Ze maten veranderingen in de temperatuur door de verhoudingen van waterisotopen te analyseren. Vervolgens koppelden ze de gegevens aan gevestigde data van de zogenaamde "Dansgaard-Oeschger" -gebeurtenissen in de ijskernen van Groenland om de verbinding tussen de hemisferen te lokaliseren.

Deze extreem abrupte gebeurtenissen vonden ongeveer 25 keer plaats tijdens de laatste ijstijd, vanaf 100, 000 tot 20, 000 jaar geleden, zeggen de onderzoekers.

"Als de Golfstroom op volle sterkte aanslaat, Groenland kan binnen tien jaar wel 10 tot 15 graden Celsius opwarmen, " zei Buizert. "De verandering is abrupt en enorm. Terwijl de oceaan warmte naar het noorden transporteert, de rest van de mondiale oceaan begint af te koelen. Antarctica 'merkt' uiteindelijk op dat de oceanen kouder worden, maar pas na 200 jaar zijn verstreken."

De atmosferische verschuiving in het verleden van Antarctica heeft een bepaald patroon van waar het warmer is en waar het kouder is - een soort temperatuurvingerafdruk, zei Buizert.

"Wat echt leuk is, is dat we door naar moderne observatiegegevens te kijken een analogie kunnen vinden voor wat er in het verleden is gebeurd, ' zei Buizert. 'Net als forensische rechercheurs, we kunnen de temperatuurvingerafdruk in de ijskernen vergelijken met de vingerafdrukken van hedendaagse windpatronen. Dit is hoe we de boosdoener hebben geïdentificeerd - de westelijke wind op het zuidelijk halfrond."

Observationele gegevens en klimaatmodellen laten zien dat de huidige AMOC-stroom verzwakt door de wereldwijde klimaatverandering, dus wat er tijdens de laatste ijstijd is gebeurd, kan opnieuw gebeuren.

De onderzoekers zeggen dat als het verleden een gids is voor wat de toekomst kan brengen, de verzwakking van het AMOC zal waarschijnlijk de potentie van Aziatische moessons verminderen en miljarden mensen zijn voor hun levensonderhoud afhankelijk van die regen. De veranderende windpatronen op het zuidelijk halfrond zullen ook het vermogen van de oceaan om koolstofdioxide op te nemen verminderen, betekent meer CO ₂ uitstoot blijft in de atmosfeer, versterking van het broeikaseffect.

"We weten dat onze wereld nu gemiddeld opwarmt, maar de regionale veranderingen hangen ook af van hoe de atmosferische en oceanische circulaties reageren, "Wetstein zei, "En dat is iets waar klimaatmodellen het nog steeds niet over eens zijn. Deze studie geeft ons een realistisch voorbeeld van veranderingen in de circulatie in het verleden die we kunnen gebruiken om onze modellen te testen en te verbeteren."

De onderzoekers waarschuwen dat naast het AMOC ook andere invloeden van invloed zullen zijn op de klimaatverandering - stijgende temperaturen door broeikasgassen zijn wereldwijd een belangrijke factor, en veranderingen in de ozonlaag beïnvloeden de windpatronen en het klimaat op Antarctica.

Buizert, die meerdere keren op wetenschappelijke expedities naar Antarctica en Groenland is geweest, zei dat het onderzoek "heel spannend is voor klimaatnerds zoals wij om erachter te komen hoe de stukjes van ons klimaat met elkaar verbonden zijn."

"De bevindingen kunnen ook gevolgen hebben voor de toekomst, " merkte hij op. "Het AMOC verzwakt nu vanwege de opwarming van de aarde en smeltwater uit Groenland. Het 'sms-bericht' wordt verzonden en de atmosferische omstandigheden veranderen. De 'postkaart' is onderweg."