De zee rond Antarctica fungeert als een enorme menger voor water uit alle oceaanbekkens - en dit circulerende patroon beïnvloedt de uitwisseling van koolstofdioxide (CO ₂ ) tussen de oceaan en de atmosfeer. Een studie door een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Dr. Torben Struve van het Instituut voor Chemie en Biologie van het Mariene Milieu (ICBM) van de Universiteit van Oldenburg heeft nu aangetoond dat dit complexe evenwicht van watermassa's zeer gevoelig reageert op windomstandigheden boven de zuidelijke Oceaan.

De studie, dat is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , gebruikte metingen op fossiele koraalskeletten om te onthullen dat significante veranderingen in de diepwatercirculatie plaatsvonden in de Drake Passage, een smalle zeestraat tussen Antarctica en Zuid-Amerika, ongeveer zes- tot zevenduizend jaar geleden. De wetenschappers zien aanwijzingen dat deze veranderingen ook invloed hebben op CO ₂ niveaus in de atmosfeer - en suggereren dat toekomstige klimaatverandering zou kunnen leiden tot een verhoogde uitstoot van CO ₂ van de diepe wateren van de Zuidelijke Oceaan naar de atmosfeer.

"De Zuidelijke Oceaan verbindt alle oceanen van de wereld. Het is een van de weinige plekken op aarde waar water van grote diepte naar de oppervlakte komt en tegelijkertijd oppervlaktewater naar de diepte zinkt, ", legt hoofdauteur Struve uit. Het mariene gebied rond Antarctica is daarom van cruciaal belang voor de wereldwijde transportband van oceaanstromingen, die warmte verdeelt, voedingsstoffen, zout en CO ₂ over grote afstanden.

Echter, tot nu, het was niet duidelijk of de stroming in de Zuidelijke Oceaan significant veranderd was sinds de laatste ijstijd omstreeks 12 uur eindigde, 000 jaar geleden. Eerdere studies door klimaatonderzoekers hadden aangetoond dat er tijdens de huidige interglaciale periode verschillende verschuivingen zijn geweest in de sterke westenwinden die rond Antarctica waaien.

Deze winden drijven de Antarctische Circumpolaire Stroom (ACC), een koude oceaanstroom die zich uitstrekt van het oppervlak tot de oceaanbodem en die de Atlantische Oceaan verbindt, Indische en Stille Oceaan. belangrijk, de winden stimuleren ook het opwellen van diep oceaanwater naar het oceaanoppervlak. De studie was bedoeld om te bepalen hoe de stromingen in de Zuidelijke Oceaan reageerden op deze veranderingen in de atmosfeer.

Om deze vraag te beantwoorden, Struve en zijn collega's van het Imperial College London, University College London en de Universiteit van Edinburgh, analyseerde fossiele koudwaterkoralen uit de Drake Passage, waarvan sommige enkele duizenden jaren oud waren. De koralen zijn tijdens twee expedities met het Amerikaanse onderzoeksschip Nathaniel B. Palmer op drie locaties in de Drake Passage verzameld op verschillende waterdiepten.

"Dit gebied staat bekend om zijn slechte weersomstandigheden - alleen het verzamelen van de monsters was een uitdaging, ’ legde Struve uit.

De koudwaterkoralen slaan bepaalde sporenelementen op, zoals neodymium, in hun kalkhoudende skeletten, en nemen daarom een ​​chemische vingerafdruk op van het water waarin ze groeiden.

Analyses van de neodymium-vingerafdrukken in de koraalmonsters toonden aan dat er een abrupte verandering was in de chemische samenstelling van het water ongeveer 7, 000 jaar geleden, die ongeveer 1 duurde 000 jaar. Op basis van een aantal bevindingen, het team concludeerde dat verhoogde hoeveelheden CO ₂ -rijk diep water uit de Stille Oceaan drong destijds de Drake Passage binnen, vermoedelijk aangedreven door een noordwaartse verschuiving van de westelijke wind op het zuidelijk halfrond.

"Dit was een verrassend resultaat voor ons. We hadden niet verwacht dat de Zuidelijke Oceaan zo gevoelig zou reageren tijdens een interglaciale periode, " zei Struve. "Deze studie benadrukt de onschatbare bijdrage van koudwaterkoraalfossielen aan het begrijpen van klimaatverandering in het verleden. Ze bieden unieke gegevens over de chemische samenstelling van zeewater, vaak in gebieden van de oceaan waar andere soorten archieven schaars zijn, " Co-auteur Dr. Kirsty Crocket van de Universiteit van Edinburgh onderstreepte.

De studie werpt ook licht op een reeks andere klimaatveranderingen die rond dezelfde tijd plaatsvonden. Vooral, atmosferische CO ₂ niveaus, die in de voorgaande 2 iets was gedaald, 000 jaar, begon weer te stijgen. Struve en zijn collega's vermoeden dat een belangrijke oorzaak van dit fenomeen een toename van de hoeveelheid CO . was ₂ -rijke Stille Oceaan diep water in de Zuidelijke Oceaan.

"Dit is belangrijk omdat wanneer diepe wateren opwellen naar het oppervlak van de Zuidelijke Oceaan, een deel van de opgeslagen CO ₂ kan ontsnappen naar de atmosfeer, " legde co-auteur Dr. David Wilson uit. En dan, toen de wind weer naar het zuiden draaide, deze opwelling nam toe en grotere hoeveelheden CO ₂ werden vrijgelaten in de atmosfeer.

Het is nog niet duidelijk hoe de stijgende wereldtemperaturen de oceaanstromingen rond Antarctica zullen beïnvloeden. Echter, de huidige klimaatscenario's geven aan dat de westenwinden op het zuidelijk halfrond verder naar het zuiden zullen trekken richting Antarctica. Dit scenario zou kunnen leiden tot een sterkere vermenging van watermassa's in de Zuidelijke Oceaan en meer opwelling - waarvan het team van onderzoekers vermoedt dat dit op zijn beurt kan leiden tot grotere hoeveelheden CO ₂ wordt losgelaten uit de diepe oceaan.