Een nieuwe studie heeft de cruciale rol benadrukt die zee-ijs over de Zuidelijke Oceaan speelde bij het beheersen van de atmosferische kooldioxideniveaus in tijden van klimaatverandering in het verleden, en zou een cruciale bron kunnen zijn voor de ontwikkeling van toekomstige modellen voor klimaatverandering.

Voor het onderzoek heeft een internationaal team van onderzoekers, geleid door Keele University en inclusief experts van de University of Exeter, aangetoond dat seizoensgebonden groei en vernietiging van zee-ijs in een opwarmende wereld de hoeveelheid zeeleven in de zee rond Antarctica vergroot, die koolstof uit de atmosfeer haalt en opslaat in de diepe oceaan.

Nadat we de helft van alle menselijke koolstof die tot nu toe in de oceaan is terechtgekomen, hebben opgevangen, de Zuidelijke Oceaan rond Antarctica is van cruciaal belang voor het reguleren van het kooldioxidegehalte als gevolg van menselijke activiteit, dus het begrijpen van de processen die de effectiviteit ervan als koolstofput door de tijd bepalen, is cruciaal om de onzekerheid in toekomstige klimaatveranderingsmodellen te verminderen.

Om dit proces verder te begrijpen, de onderzoekers bestudeerden gegevens met betrekking tot een periode waarin atmosferische CO ₂ niveaus veranderden snel.

Dit gebeurde na de laatste ijstijd, rond de 18, 000 jaar geleden, toen de wereld op natuurlijke wijze overging in de warme interglaciale wereld waarin we vandaag leven.

Gedurende deze periode, CO ₂ steeg snel van ongeveer 190 delen per miljoen (ppm) tot 280 ppm over ongeveer 7, 000 jaar, maar één periode in het bijzonder valt op; een 1, 900 jaar waarin CO ₂ niveaus plateau op een bijna constant niveau van 240 ppm.

De oorzaak van dit plateau, die plaatsvond rond 14, 600 jaar geleden, is onbekend, maar begrijpen wat er in deze periode is gebeurd, kan cruciaal zijn voor het verbeteren van de projecties van klimaatverandering.

Professor John Liefde, van de afdeling Biowetenschappen van Exeter en co-auteur van de studie zei:"Mijn onderzoeksgroep en ik zijn erg enthousiast om deel uit te maken van dit belangrijke onderzoek. We hebben nieuwe technieken in celbiologie ontwikkeld om te ontdekken, verzamel en analyseer de zeldzame en zeer kleine deeltjes en cellen die millennia lang in het ijs waren bevroren.

"Als vliegen in barnsteen, deze minuscule fragmenten geven ons een unieke kijk op gebeurtenissen uit het verleden, waardoor onze collega's op aarde, Atmosfeer- en Oceaanwetenschappen om zo een beter begrip van klimaatverandering te ontwikkelen, en nu."

Hoofdauteur Professor Chris Fogwill, Directeur van Keele University's Institute for Sustainable Futures zei:"De oorzaak van dit lange plateau in de wereldwijde atmosferische CO ₂ niveaus kunnen van fundamenteel belang zijn voor het begrijpen van het potentieel van de Zuidelijke Oceaan om atmosferische CO . te matigen ₂ ."

Om deze vraag op te lossen, onderzoekers reisden naar het Patriot Hills Blue Ice Area van Antarctica om nieuwe records te ontwikkelen van bewijs van zeeleven dat is vastgelegd in ijskernen, met steun van Antarctic Logistics and Expeditions (ALE).

Blauwe ijsgebieden zijn het perfecte laboratorium voor Antarctische wetenschappers vanwege hun unieke topografie. Gemaakt door woeste, hoge dichtheid katabatische winden, de bovenste laag sneeuw wordt effectief geërodeerd, het ijs eronder bloot. Als resultaat, ijs stroomt naar de oppervlakte, die toegang geeft tot het oude ijs hieronder.

Professor Chris Turney, een gastgenoot van Keele's Institute for Liberal Arts and Sciences van UNSW Sydney zei:"In plaats van kilometers in het ijs te boren, we kunnen gewoon over een blauw ijsgebied lopen en terug in de tijd reizen.

"Dit biedt de mogelijkheid om grote hoeveelheden ijs te bemonsteren om milieuveranderingen in het verleden in detail te bestuderen. Organische biomarkers en DNA uit de Zuidelijke Oceaan worden op Antarctica geblazen en in het ijs bewaard, het verstrekken van een uniek record in een regio waar we weinig wetenschappelijke waarnemingen hebben."

Using this approach the team discovered that there was a marked increase in the number and diversity of marine organisms present across the 1, 900 year period when the CO ₂ plateaued, an observation which had never been recorded before.

This provides the first recorded evidence of increased biological productivity and suggests that processes in the high latitude Southern Ocean may have caused the CO ₂ plateau. Echter, the driver of this marked change remained unknown, and the researchers used climate modeling to better understand the changes in the Southern Ocean to understand the potential cause.

This modeling revealed that the plateau period coincided with the greatest seasonal changes in sea ice during a pronounced cold phase across the Southern Ocean known as the Antarctic Cold Reversal. During this period, sea ice grew extensively across the Southern Ocean, but as the world was warming rapidly, each year the sea ice would be rapidly destroyed during the summer.

The researchers will now use these findings to underpin the development of future climate change models. The inclusion of sea ice processes that control climate-carbon feedbacks in a new generation of models will be crucial for reducing uncertainties surrounding climate projections and will help society adapt to future warming.

De studie is gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen .