Extreme afkoelingsgebeurtenissen tijdens de laatste ijstijd, bekend als Heinrich-gebeurtenissen in de Noord-Atlantische Oceaan, zijn een goed voorbeeld van hoe lokale processen het mondiale klimaat veranderen. Hoewel de effecten van Heinrich-gebeurtenissen op het mondiale gletsjermilieu goed gedocumenteerd zijn in de wetenschappelijke literatuur, zijn hun oorzaken nog steeds onduidelijk. In een nieuwe studie hebben onderzoekers uit Bremen, Kiel, Keulen en São Paulo (Brazilië) nu aangetoond dat een ophoping van warmte in de diepere Labradorzee instabiliteit veroorzaakte in de Laurentide-ijskap, die destijds een groot deel van Noord-Amerika bedekte. De Heinrich-gebeurtenissen werden als gevolg daarvan geactiveerd. De onderzoekers toonden dit aan door vroegere temperaturen en zoutgehaltes in de Noord-Atlantische Oceaan te reconstrueren. Hun resultaten zijn nu gepubliceerd in Nature Communications .

Heinrich-gebeurtenissen - of beter gezegd, Heinrich-lagen - zijn terugkerende opvallende sedimentlagen, meestal 10 tot 15 centimeter dik, met grove rotscomponenten die de anders fijnkorrelige oceanische afzettingen in de Noord-Atlantische Oceaan onderbreken. De Amerikaanse geochemicus Wally Broecker, voor het eerst ontdekt en beschreven in de jaren tachtig door geoloog Hartmut Heinrich, noemde ze later officieel Heinrich-lagen, wat een standaardterm is geworden in de paleoceanografie.

De aanwezigheid van Heinrich-lagen is vastgesteld in de hele Noord-Atlantische Oceaan, van IJsland, zuidwaarts tot een lijn die loopt van New York naar Noord-Afrika. Dergelijk grof gesteente kon alleen door ijsbergen over zo'n grote afstand van het punt van oorsprong in de Hudsonbaai worden vervoerd.

"De werkelijke betekenis van deze Heinrich-gebeurtenissen ligt echter in het feit dat, samen met de smeltfase en het vrijkomen van ijsbergen, grote hoeveelheden zoet water in de Noord-Atlantische Oceaan werden geïntroduceerd", zegt Lars Max, paleoceanograaf bij MARUM-Center for Mariene Milieuwetenschappen aan de Universiteit van Bremen en eerste auteur van de studie. Als onderdeel van hun werk herconfigureren hij en zijn co-auteurs de onderlinge relaties tussen Heinrich-lagen, zoetwatervoorziening en veranderingen in de oceaancirculatie. Een dunne zoetwaterlens die tijdens de Heinrich-gebeurtenissen bovenop miljoenen kubieke kilometers water ligt, wordt momenteel beschouwd als de oorzaak van de verstoring van de Atlantische Meridional Overturning Circulation (AMOC), of de volledige sluiting ervan, met ingrijpende regionale en wereldwijde klimatologische gevolgen. Het AMOC is slechts één segment van de wereldwijde transportband van oceaanstromingen die wordt aangedreven door temperatuur en zoutgehalte en een belangrijke rol speelt in het klimaatsysteem.

"Oorspronkelijk werd de verstoring beschouwd als het gevolg van interne instabiliteit van de ijskap zelf. Ons onderzoek levert echter bewijs dat veranderingen in de oceaan een destabiliserende impact hadden op de ijskap op het Noord-Amerikaanse continent", zegt Lars Max. De studie van een sedimentkern verkregen door het onderzoeksschip Maria S. Merian bij de uitlaat naar de Labradorzee in de Noord-Atlantische Oceaan levert het eerste solide bewijs van terugkerende, enorme ophopingen van oceaanwarmte in de diepere lagen van de subpolaire Noord-Atlantische Oceaan. Dit vergemakkelijkte het smelten van de poolijskappen van onderaf.

"Met behulp van sporenelementen en isotopische analysemethoden waren we in feite in staat om temperatuur- en zoutgehaltestijgingen op ongeveer 150 meter waterdiepte te reconstrueren die altijd systematisch voorafgingen aan de Heinrich-gebeurtenissen in de tijd, en die overeenkwamen met tijden van een reeds verzwakte Atlantische Oceaan Meridional Overturning Circulation", legt Dirk Nürnberg van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research in Kiel uit, die verantwoordelijk is voor de laboratoriumanalyses.

Dit suggereert dat veranderingen in de oceaancirculatie de instabiliteit van de ijskap hebben veroorzaakt. Een voortdurende opwarming van de oceaan op deze diepte was van cruciaal belang voor het destabiliseren van de ijsplaat van onderaf, en leidde uiteindelijk tot het versneld afwerpen van ijsbergen - de Heinrich-gebeurtenissen.

Door de processen uit de geschiedenis van de aarde te begrijpen, kunnen we ook beter voorspellen welke veranderingen met de huidige opwarming van de aarde te verwachten zijn. "Als de omslaande circulatie in de toekomst zou verzwakken als gevolg van antropogene klimaatverandering", stelt Christiano Chiessi van de Universiteit van São Paulo, "verwachten we een versnelde opwarming van de diepere subpolaire Noord-Atlantische Oceaan die een negatieve invloed zou kunnen hebben op zowel de stabiliteit van de huidige -dag Arctische gletsjers en het zoetwaterbudget van de Noord-Atlantische Oceaan."

Het laatste beoordelingsrapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering (IPCC) (2021) concludeert dat met een aanhoudende opwarming van het klimaat, er binnen deze eeuw een verzwakking van de omslaande circulatie in de Atlantische Oceaan zou kunnen zijn. Een intensievere opwarming van de diepere subpolaire Noord-Atlantische Oceaan en een sneller smelten van de gletsjermassa's in het Noordpoolgebied zouden ook kunnen leiden tot een verdere versnelling van de wereldwijde stijging van de zeespiegel. Zoals Lars Max ook aangeeft, kunnen we echter verwachten dat de stabiliteit van de Antarctische ijskap een belangrijke rol zal spelen in het verloop van de zeespiegelstijging. Verdere studies zijn van cruciaal belang om beter te kunnen voorspellen in hoeverre de toekomstige vertraging van het omslaan van de circulatie en mogelijke opwarming van de diepere oceaan de toekomstige stabiliteit van de Antarctische ijskap zou kunnen hebben. + Verder verkennen

Opwarming van de diepe oceaan als klimaatveranderingen