Stijgende oceaantemperaturen zorgden voor het smelten van de Antarctische ijskappen en veroorzaakten een extreme zeespiegelstijging van meer dan 100, 000 jaar geleden, blijkt uit een nieuwe internationale studie onder leiding van UNSW Sydney.

Massaal smelten van de West-Antarctische ijskap was een belangrijke oorzaak van de hoge zeespiegel tijdens een periode die bekend staat als het laatste interglaciaal (129, 000-116, 000 jaar geleden), heeft een internationaal team van wetenschappers onder leiding van UNSW's Chris Turney gevonden. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) . Het extreme ijsverlies veroorzaakte een stijging van meerdere meters van de wereldgemiddelde zeespiegel - en er was minder dan 2 °C oceaanopwarming nodig om dit te bewerkstelligen.

"We hebben niet alleen veel van de West-Antarctische ijskap verloren, maar dit gebeurde heel vroeg tijdens het laatste interglaciaal, " zegt Chris Turney, Professor in Earth and Climate Science aan UNSW Sydney en hoofdauteur van de studie.

Fijne lagen oude vulkanische as in het ijs hielpen het team te bepalen wanneer de massale smelting plaatsvond. alarmerend, de resultaten gaven aan dat het meeste ijsverlies binnen de eerste millennia plaatsvond, laat zien hoe gevoelig Antarctica is voor hogere temperaturen.

"Het smelten werd waarschijnlijk veroorzaakt door een opwarming van de oceaan met minder dan 2 ° C - en dat heeft grote gevolgen voor de toekomst, gezien de temperatuurstijging van de oceaan en het smelten van West-Antarctisch water dat vandaag plaatsvindt, ' zegt professor Turney.

Tijdens het laatste interglaciaal, polaire oceaan temperaturen waren waarschijnlijk minder dan 2 ° C warmer dan vandaag, waardoor het een nuttige periode is om te bestuderen hoe de toekomstige opwarming van de aarde de ijsdynamiek en de zeespiegel kan beïnvloeden.

"Deze studie toont aan dat we het grootste deel van de West-Antarctische ijskap zouden verliezen in een warmere wereld, ’ zegt professor Turney.

In tegenstelling tot de Oost-Antarctische ijskap, die meestal op hoge grond ligt, rust de West-Antarctische ijskap op de zeebodem. Het wordt omzoomd door grote stukken drijvend ijs, ijsplaten genoemd, die het centrale deel van het blad beschermen.

Terwijl warmer oceaanwater in holtes onder de ijsplaten stroomt, ijs smelt van onderaf, het dunner worden van de planken en het maken van de centrale ijskap zeer kwetsbaar voor opwarmende oceaantemperaturen.

Terug in de tijd

Om hun onderzoek uit te voeren, Professor Turney en zijn team reisden naar de Patriot Hills Blue Ice Area, een locatie aan de rand van de West-Antarctische ijskap, met steun van Antarctic Logistics and Expeditions (of ALE).

Blauwe ijsgebieden zijn het perfecte laboratorium voor wetenschappers vanwege hun unieke topografie - ze zijn gecreëerd door woeste, hoge dichtheid katabatische winden. Als deze wind over bergen waait, ze verwijderen de bovenste laag sneeuw en eroderen het blootliggende ijs. Als het ijs wordt verwijderd, oud ijs stroomt naar de oppervlakte, geeft inzicht in de geschiedenis van de ijskap.

Terwijl de meeste Antarctische onderzoekers in de ijskern boren om hun monsters te extraheren, dit team gebruikte een andere methode:horizontale ijskernanalyse.

"In plaats van kilometers in het ijs te boren, we kunnen gewoon over een blauw ijsgebied lopen en millennia terugreizen. Door ijsmonsters van het oppervlak te nemen, kunnen we reconstrueren wat er in het verleden met deze kostbare omgeving is gebeurd, ' zegt professor Turney.

Door middel van isotopenmetingen, het team ontdekte een gat in het ijskaprecord vlak voor het laatste interglaciaal. Deze periode van ontbrekend ijs valt samen met de extreme stijging van de zeespiegel, suggereert snel ijsverlies van de West-Antarctische ijskap. De vulkanische as, sporengasmonsters en oud DNA van bacteriën die in het ijs zijn gevangen, ondersteunen deze bevinding.

Leren van het laatste interglaciaal

IJstijdcycli vinden ongeveer elke 100 plaats, 000 jaar als gevolg van subtiele veranderingen in de baan van de aarde rond de zon. Deze ijstijden worden gescheiden door warme interglaciale perioden. Het laatste interglaciaal is de meest recente warme periode tot onze huidige interglaciale periode, het Holoceen.

Hoewel de menselijke bijdrage aan de opwarming van de aarde het Holoceen uniek maakt, het laatste interglaciaal blijft een nuttig onderzoekspunt om te begrijpen hoe de planeet reageert op extreme veranderingen.

"De toekomst gaat ver buiten het bereik van alles wat we hebben gezien in het wetenschappelijke instrumentele record van de afgelopen 150 jaar, " zegt professor Turney. "We moeten verder in het verleden kijken als we toekomstige veranderingen willen managen."

Tijdens het laatste interglaciaal, de wereldgemiddelde zeespiegel lag tussen de 6 en 9 meter hoger dan nu, hoewel sommige wetenschappers vermoeden dat dit 11m zou kunnen hebben bereikt.

De zeespiegelstijging in het laatste interglaciaal kan niet volledig worden verklaard door het smelten van de Groenlandse ijskap, wat goed was voor een stijging van 2 miljoen, of oceaanuitbreiding door warmere temperaturen en smeltende berggletsjers, waarvan wordt gedacht dat ze een toename van minder dan 1 miljoen hebben veroorzaakt.

"We hebben nu enkele van de eerste belangrijke bewijzen dat West-Antarctica is gesmolten en een groot deel van deze zeespiegelstijging heeft veroorzaakt, ’ zegt professor Turney.

Een dringende noodzaak om de toekomstige opwarming tot een minimum te beperken

De ernst van het ijsverlies suggereert dat de West-Antarctische ijskap zeer gevoelig is voor toekomstige opwarming van de oceaan.

"De West-Antarctische ijskap ligt in het water, en vandaag wordt dit water warmer en warmer, " zegt professor Turney, die ook hoofdonderzoeker is van het ARC Centre of Excellence for Australian Biodiversity and Heritage (CABAH).

Met behulp van gegevens die zijn verkregen uit hun veldwerk, het team voerde modelsimulaties uit om te onderzoeken hoe opwarming de drijvende ijsplaten zou kunnen beïnvloeden. Deze planken ondersteunen momenteel de ijskappen en helpen de ijsstroom van het continent te vertragen.

De resultaten suggereren een zeespiegelstijging van 3,8 meter gedurende de eerste duizend jaar van een 2 ° C warmere oceaan. Het grootste deel van de gemodelleerde zeespiegelstijging vond plaats na het verlies van de ijsplaten, die in de eerste tweehonderd jaar van hogere temperaturen instortte.

De onderzoekers zijn bezorgd dat aanhoudend hoge zee-oppervlaktetemperaturen ertoe zouden leiden dat de Oost-Antarctische ijskap zou smelten, waardoor de wereldwijde zeespiegel nog hoger wordt.

"De positieve feedback tussen een opwarmende oceaan, ijsplaat instorten, en het smelten van de ijskap suggereert dat de West-Antarctische wateren kwetsbaar kunnen zijn voor het passeren van een kantelpunt, " benadrukte Dr. Zoë Thomas, co-auteur en ARC Discovery Early Career Research Award (DECRA) Fellow bij UNSW.

"Als het het omslagpunt bereikt, slechts een kleine temperatuurstijging zou kunnen leiden tot abrupte smelting van de ijskap en een stijging van meerdere meters van de wereldwijde zeespiegel."

Momenteel, de consensus van het rapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering (IPCC) uit 2013 suggereert dat de wereldzeespiegel de komende eeuw tussen de 40 en 80 cm zal stijgen, waarbij Antarctica slechts ongeveer 5 cm hiervan bijdraagt.

De onderzoekers vrezen dat de bijdrage van Antarctica veel groter zou kunnen zijn.

"Recente prognoses suggereren dat de Antarctische bijdrage tot tien keer hoger kan zijn dan de IPCC-voorspelling, wat zeer verontrustend is, " zegt professor Christopher Fogwill, co-auteur en directeur van The Institute for Sustainable Futures aan de UK University of Keele.

"Onze studie benadrukt dat de Antarctische ijskap dicht bij een kantelpunt kan liggen, die eens voorbij zijn, ons kan verplichten tot een snelle zeespiegelstijging voor de komende millennia. Dit onderstreept de dringende noodzaak om de uitstoot van broeikasgassen die vandaag de dag de opwarming veroorzaken, te verminderen en te beheersen."

Opmerkelijk, de onderzoekers waarschuwen dat dit omslagpunt dichterbij kan zijn dan we denken.

"Het klimaatakkoord van Parijs verbindt zich ertoe de opwarming van de aarde te beperken tot 2 ° C, idealiter 1,5°C, deze eeuw, ’ zegt professor Turney.

"Onze bevindingen laten zien dat we niet in de buurt van 2 ° C willen komen."

Professor Turney en zijn team hopen het onderzoek uit te breiden om te bevestigen hoe snel de West-Antarctische ijskap reageerde op de opwarming en welke gebieden het eerst werden getroffen.

"We hebben maar één locatie getest, dus we weten niet of het de eerste sector van Antarctica was die smolt, of dat het relatief laat smolt. Hoe deze veranderingen in Antarctica de rest van de wereld hebben beïnvloed, blijft een enorme onbekende terwijl de planeet in de toekomst opwarmt", zegt hij.

"Door andere locaties te testen, krijgen we een beter idee van de gebieden die we echt moeten bewaken terwijl de planeet blijft opwarmen."