Om te zien hoe diep de planeet met elkaar verbonden is, hoeft u niet verder te zoeken dan de enorme ijskappen op het noordelijk halfrond en de zuidpool.

Duizenden kilometers van elkaar verwijderd, ze zijn nauwelijks naaste buren, maar volgens nieuw onderzoek van een team van internationale wetenschappers - onder leiding van alumna Natalya Gomez Ph.D.'14, en met inbegrip van Harvard-professor Jerry X. Mitrovica - wat er in de ene regio gebeurt, heeft een verrassend direct en buitensporig effect op de andere, in termen van uitzettend of smeltend ijs.

De analyse, gepubliceerd in Natuur, laat voor het eerst zien dat veranderingen in de Antarctische ijskap werden veroorzaakt door het smelten van ijskappen op het noordelijk halfrond. De invloed werd gedreven door zeespiegelveranderingen veroorzaakt door het smeltende ijs in het noorden gedurende de afgelopen 40, 000 jaar. Begrijpen hoe dit werkt, kan klimaatwetenschappers helpen toekomstige veranderingen en instabiliteit te begrijpen, aangezien de opwarming van de aarde het smelten van grote ijskappen en ijskappen doet toenemen, aldus onderzoekers.

De studie modelleert hoe dit wipeffect werkt. Ze ontdekten dat toen ijs op het noordelijk halfrond bevroren bleef tijdens de laatste piek van de ijstijd, ongeveer 20, 000 tot 26, 000 jaar geleden, het leidde tot een verlaagde zeespiegel op Antarctica en een groei van de ijskap daar. Toen het klimaat na die piek opwarmde, de ijskappen in het noorden begonnen te smelten, waardoor de zeespiegel op het zuidelijk halfrond stijgt. Deze stijgende oceaan zorgde ervoor dat het ijs op Antarctica zich gedurende duizenden jaren snel terugtrok tot ongeveer de grootte die het nu is.

De vraag waardoor de Antarctische ijskap tijdens deze opwarmingsperiode zo snel smolt, is al lang een raadsel.

"Dat is het echt opwindende hieraan, " zei Mitrovica, de Frank Baird Jr. Professor of Science in de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen. "Wat dreef deze dramatische gebeurtenissen waarbij de Antarctische wateren enorme hoeveelheden ijsmassa vrijgaven? Dit onderzoek toont aan dat de gebeurtenissen uiteindelijk niet werden veroorzaakt door iets lokaals. Ze werden aangedreven door de plaatselijke stijging van de zeespiegel, maar als reactie op het smelten van ijskappen heel ver weg. De studie legt een ondergewaardeerd verband tussen de stabiliteit van de Antarctische ijskap en significante perioden van smelten op het noordelijk halfrond."

De terugtocht was consistent met het patroon van zeespiegelverandering voorspeld door Gomez, nu een assistent-professor aard- en planetaire wetenschappen aan de McGill University, en collega's in eerder werk op het Antarctische continent. De volgende stap is het uitbreiden van het onderzoek om te zien waar ijsterugtrekking op de ene locatie de terugtrekking op een andere drijft. Dat kan inzicht geven in de stabiliteit van de ijskap op andere momenten in de geschiedenis en misschien in de toekomst.

"Kijken naar het verleden kan ons echt helpen te begrijpen hoe ijskappen en zeespiegels werken, "Zei Gomez. "Het geeft ons een beter beeld van hoe het hele systeem op aarde werkt."

Samen met Gomez en Mitrovica, het team van wetenschappers aan het project omvatte onderzoekers van de Oregon State University en de Universiteit van Bonn in Duitsland. Ze combineerden ijskap- en zeespiegelmodellering met sedimentkernmonsters van de oceaanbodem bij Antarctica om hun bevindingen te verifiëren. De rotsen waarop ze zich concentreerden, ijs-rafted puin genoemd, waren ooit ingebed in de Antarctische ijskap. Gevallen ijsbergen droegen ze de Zuidelijke Oceaan in. onderzoekers probeerden te bepalen wanneer en waar ze uit de ijskap werden losgelaten. Ze keken ook naar markeringen van vroegere kustlijnen om te zien hoe de rand van de ijskap zich heeft teruggetrokken.

Gomez doet onderzoek naar ijskappen sinds ze een GSAS-student was in de Mitrovica Group. Ze leidde een onderzoek in 2010 waaruit bleek dat de zwaartekrachtseffecten van ijskappen zo sterk zijn dat wanneer ijskappen smelten, de verwachte zeespiegelstijging van al dat smeltwater dat de oceanen binnenkomt, zou worden gecompenseerd in nabijgelegen gebieden. Gomez toonde aan dat als al het ijs in de West-Antarctische ijskap zou smelten, het zou de zeespiegel in de buurt van het ijs zelfs met wel 300 voet kunnen verlagen, maar die zeespiegel zou aanzienlijk meer stijgen dan verwacht op het noordelijk halfrond.

Dit artikel zette die studie voort door te vragen hoe smeltende ijskappen in het ene deel van het klimaatsysteem een ​​ander deel beïnvloedden. In dit geval, de onderzoekers keken naar de ijskappen op het noordelijk halfrond die ooit Noord-Amerika en Noord-Europa bedekten.

Door modelgegevens samen te stellen over zeespiegelstijging en het smelten van ijskappen met het puin dat overblijft van ijsbergen die Antarctica tijdens de ijstijd hebben afgebroken, de onderzoekers simuleerden hoe de dynamiek van de zeespiegel en het ijs in de afgelopen 40 jaar op beide hemisferen is veranderd, 000 jaar.

De onderzoekers konden de afgelopen 20 perioden van instabiliteit verklaren, 000 jaar toen de Antarctische ijskap door fasen van snel smelten ging, bekend als 'smeltwaterpulsen'. In feite, volgens hun model, zo niet voor deze perioden van snelle terugtrekking van de Antarctische ijskap, die bijna 14 miljoen vierkante kilometer beslaat en ongeveer 26 miljoen gigaton weegt, zou nog meer een kolos zijn dan het nu is.

Met de geologische gegevens, die voornamelijk werden verzameld door Michael Webster van de Universiteit van Bonn, de onderzoekers bevestigden de tijdlijn die door hun model was voorspeld en zagen dat deze zeespiegelverandering in Antarctica en de massale afstoting overeenkwam met afleveringen van het smelten van ijskappen op het noordelijk halfrond.

De gegevens verrasten Gomez. Meer dan wat dan ook, het verdiepte haar nieuwsgierigheid naar deze bevroren systemen.

"Deze ijskappen zijn echt dynamisch, spannend, en intrigerende delen van het klimaatsysteem van de aarde. Het is onthutsend om te denken aan ijs dat enkele kilometers dik is, dat een heel continent beslaat, en dat evolueert op al deze verschillende tijdschalen met wereldwijde gevolgen, "Zei Gomez. "Het is gewoon een motivatie om te proberen deze echt enorme systemen die zo ver van ons verwijderd zijn beter te begrijpen."