De zee-ijsbedekking op het zuidelijk halfrond is extreem variabel, van zomer tot winter en van millennium tot millennium, volgens een door de Universiteit van Maine geleide studie. Algemeen, het zee-ijs stijgt al ongeveer 10 jaar, 000 jaar, maar met enkele uitzonderingen op deze trend.

Dominic Winski, een onderzoeksassistent-professor aan het UMaine Climate Change Institute, leidde een project dat nieuwe informatie aan het licht bracht over millennia van zee-ijsvariabiliteit, vooral over de seizoenen heen, op het zuidelijk halfrond door de chemie van een 54, 000 jaar oude ijskern op de Zuidpool.

De Zuidelijke Oceaan ervaart het grootste seizoensverschil in zee-ijsbedekking ter wereld, met Antarctica omgeven door 18,5 miljoen vierkante kilometer zee-ijs in de winter en slechts 3,1 miljoen vierkante kilometer in de zomer. Volgens onderzoekers, deze seizoensgebonden ongelijkheid in zee-ijs heeft een aanzienlijke invloed op het regionale en mondiale klimaat, toch wisten wetenschappers jarenlang relatief weinig over de omvang van de variatie in zee-ijs op het zuidelijk halfrond vóór 1979.

Toen een team van wetenschappers onlangs de diepste en oudste ijskern van de Zuidpool heeft gevonden en geanalyseerd, Winski zag een kans om meer te leren over seizoensgebonden en algemene veranderingen in zee-ijs op het zuidelijk halfrond gedurende het Holoceen - de laatste 11, 400 jaar. De CCI-onderzoeksassistent-professor en zijn collega's besloten de chemie van de ijskern te onderzoeken, met name de zeezoutconcentraties, om meer te weten te komen over de variabiliteit van het zee-ijs in de regio.

Karl Kreutz, een UMaine hoogleraar Aard- en klimaatwetenschappen, en onderzoekers van Dartmouth College, Staatsuniversiteit van Zuid-Dakota, de Universiteit van Washington en de Universiteit van Colorado Boulder namen deel aan het project. Geofysische onderzoeksbrieven publiceerde de paper met details over hun bevindingen.

Het team profiteerde van de enorme seizoensvariaties in het klimaat van de Zuidelijke Oceaan om een ​​zee-ijsrecord te creëren met duidelijke zomer- en wintervariaties. Ze combineerden deze informatie met een state-of-the-art atmosferisch chemisch model om de ijskernmetingen te koppelen aan de variabiliteit van het zeeijs. Het resultaat is een gedetailleerd verslag van zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan dat grote fluctuaties laat zien, vooral in het winterse zee-ijs.

Zoutgehalte in de kern, die gevoelig zijn voor veranderingen in het zee-ijs, gestegen in de afgelopen 11, 400 jaar, vooral in de afgelopen 8, 000-10, 000 jaar, correleert met een groei van de ijsbedekking. Winter zeezoutconcentraties, die voornamelijk afkomstig was van zoute sneeuw op zee-ijs, specifiek toegenomen in de loop van millennia, wat een algehele boost van het zee-ijs in de winter aantoont. Dit patroon is ook elders op Antarctica te zien, wat ertoe leidde dat het onderzoeksteam een ​​hypothese opstelde over een toename van het zee-ijs op Antarctica in deze periode.

"Een van de belangrijkste en meest uitdagende doelen in ons vakgebied is het maken van gedetailleerde reconstructies van de variabiliteit van het zee-ijs", zegt Winski. "Het uitzonderlijke detail van de Zuidpoolijskern gecombineerd met de resultaten van ons modelleringsteam geeft ons een krachtige dataset voor het begrijpen van Antarctisch zee-ijs."

Winski en Kreutz hielpen bij het ophalen van de 54, 000 jaar oude ijskern die ze gebruikten voor hun recente studie tijdens twee expedities tussen 2014 en 2016.

Het project, genaamd SPICEcore (Zuidpoolijskern), betrokken wetenschappers van 18 instellingen die allemaal een archief wilden creëren van de klimaatomstandigheden in Oost-Antarctica in de afgelopen 54, 000 jaar, inclusief veranderingen in de atmosferische chemie, klimaat en biogeochemie.

"De Zuidpoolijskern (SPICEcore) is het meest nauwkeurig gedateerde klimaatrecord in deze regio van Antarctica. We hebben enorm veel moeite gedaan om individuele scheikundemonsters te verzamelen voor elke centimeter ijs, " zegt Winski. "In totaal, we moesten de chemie van meer dan 100 analyseren, 000 flesjes gesmolten ijs, maar de inspanning heeft zijn vruchten afgeworpen, want nu hebben we de zeldzame kans om seizoensveranderingen in de Antarctische omgeving te onderzoeken voor meer dan 10, 000 jaar."

Terwijl het zuidelijk halfrond een algehele toename van de ijsbedekking door het hele Holoceen ondervond, onderzoekers identificeerden een abrupte daling van de zeezoutconcentraties in de ijskern die teruggaat tot tussen 5, 000 en 6, 000 jaar geleden. Volgens de ploeg de daling van het zoutgehalte duidt op een afname van de ijsbedekking die op dat moment specifiek was voor de Zuid-Atlantische Oceaan, een bevinding bevestigd door eerder onderzoek.

IJsbedekking in de Noord-Atlantische Oceaan, omgekeerd, was in die periode uitgebreider, waarvan onderzoekers beweren dat "een gekoppeld en tegengesteld zee-ijssignaal in de Noord- en Zuid-Atlantische Oceaan hoogstwaarschijnlijk te wijten is aan veranderende oceaancirculatie." Dit patroon van tegengesteld Noord- en Zuid-Atlantisch klimaat is bekend tijdens abrupte klimaatveranderingen in koudere tijden diep in het verleden. De bevindingen van deze studie kunnen een aanwijzing zijn dat dezelfde processen onder moderne omstandigheden nog steeds relevant kunnen zijn.

Door rekening te houden met seizoensvariaties bij het bestuderen van veranderingen in zee-ijs over tienduizenden jaren, kunnen wetenschappers niet alleen het Antarctische klimaat in het verleden grondig beschrijven, maar ook om de mechanismen en processen te begrijpen die klimaatverandering veroorzaken.

"Enorme veranderingen in zee-ijs kunnen zeer snel optreden, "Winski zegt, "leidend tot gevolgen voor het klimaat wereldwijd. We begrijpen nog steeds niet helemaal de krachten die de variabiliteit van het zee-ijs beïnvloeden, daarom is gedetailleerde klimaatinformatie uit het verleden absoluut cruciaal."