Zeestromingen zijn essentieel voor de wereldwijde distributie van warmte en dus ook voor het klimaat op aarde. Bijvoorbeeld, zuurstof wordt overgebracht naar de diepzee door de vorming van nieuw diep water rond Antarctica. Antarctisch bodemwater (AABW) afkomstig uit de Weddellzee verspreidt zich normaal gesproken noordwaarts in de Zuid-Atlantische Oceaan en de Indische Oceaan. Echter, tijdens het hoogtepunt van de laatste twee ijstijden, de aanvoer van diep water van de Weddellzee naar de Zuid-Atlantische Oceaan was blijkbaar onderbroken, zoals blijkt uit een nieuwe studie onder leiding van wetenschappers van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel.

"Tot nu toe, algemeen wordt aangenomen dat Antarctisch bodemwater ook werd gevormd tijdens de ijstijden en geëxporteerd naar grote delen van de Zuidelijke Oceaan, " legt Dr. Marcus Gutjahr uit, co-auteur van de studie van GEOMAR. "Het is misschien nog steeds mogelijk dat er inderdaad diepwatervorming heeft plaatsgevonden, maar in tegenstelling tot vandaag, het circuleerde niet verder naar het noorden in de Zuid-Atlantische Oceaan, " Gutjahr gaat verder. Hoogstwaarschijnlijk, de over het algemeen zwakkere circulatie in de Zuidelijke Oceaan tijdens koude perioden was verantwoordelijk voor deze onderbreking van de AABW-export.

De auteurs van de studie, die nu is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie , hebben verschillende sedimentkernen uit deze regio geanalyseerd. De wetenschappers waren in staat om de oorsprong van diep water in de Zuidelijke Oceaan te bepalen tijdens de laatste twee grote ijstijden van de laatste 140, 000 jaar via de chemische extractie van van zeewater afgeleid neodymium en loodisotoopsignaturen uit sedimenten. "Terwijl neodymiumisotopen opgelost uit de sedimenten informatie geven over de oorsprong van het bodemwater, loodisotoopsignaturen geven informatie over de gemiddelde samenstelling van de gehele waterkolom, " legt de eerste auteur van de studie uit, Dr. Huang Huang van GEOMAR.

Sommige resultaten van het onderzoek waren verrassend omdat soortgelijke verstoringen van de AABW-export ook werden waargenomen tijdens het klimaatoptimum van het laatste interglaciaal (warme periode) rond 128, 000 jaar geleden. Deze kunnen veroorzaakt zijn door sterk smelten, vooral in het gebied van de West-Antarctische ijskap, een effect dat zich in de toekomst hoogstwaarschijnlijk zal voordoen in een warmer klimaat. "Als gevolg van een dergelijke verstoring in de kantelende circulatie, het totale warmtebudget van de Zuidelijke Oceaan en zijn vermogen om warmte uit de atmosfeer op te nemen, kan op lange termijn aanzienlijk veranderen, " zegt dr. Gutjahr.

De eigenschappen van AABW die vandaag worden gevormd, zijn de afgelopen decennia al aanzienlijk veranderd. Het is nu warmer, minder zout en minder volumineus, op hun beurt wijzen op lagere vormingspercentages. Als onderste regel, de nieuwe resultaten suggereren dat de vereiste voorwaarden voor de export van AABW uit de Weddellzee niet aanwezig zijn, zowel in extreme koude als in warme fasen. Het genereren van deze zeer duidelijke inzichten in de circulatietoestand van de Zuidelijke Oceaan tijdens extreme klimaten uit het verleden zou niet mogelijk zijn geweest zonder de mogelijkheid om een ​​reeks unieke sedimenten van het Alfred Wegener Instituut (AWI) in Bremerhaven en de actieve samenwerking met co -auteur Dr. Gerhard Kuhn aldaar.

In een volgende stap, Dr. Gutjahr wil de export van AABW vanuit de Weddellzee dichter bij Antarctica in het uitstroomgebied naar het Scotiazeegebied onderzoeken over klimatologisch instabiele perioden van de laatste miljoen jaar. Voor dit doeleinde, nieuwe monsters zijn beschikbaar, die begin 2019 zijn verkregen tijdens een internationale expeditie binnen het International Ocean Discovery Program (IODP-expeditie 382). Op middellange termijn monsters uit andere regio's van de Zuidelijke Oceaan moeten worden toegevoegd om de verspreidingspaden naar andere oceaanbekkens in meer detail te onderzoeken. Het is een vrij langdurig detectivespel waarmee de onderzoekers meer willen weten over de controlemechanismen van het klimaat op het zuidelijk halfrond. "Uiteindelijk, ons doel is om te kunnen voorspellen onder welke klimatologische omstandigheden welke delen van de Antarctische ijskap substantieel zullen smelten, en welke directe effecten dit zal hebben op de circulatie van de Zuidelijke Oceaan, ’ concludeerde Gutjahr.