En ny studie visar att förändringar i cirkulationen av antarktiskt bottenvatten för cirka 18 000 till 10 000 år sedan drev på frigörelsen av lagrat kol till atmosfären, vilket bidrog till uppvärmningen i slutet av senaste istiden. Forskare analyserade sedimentkärnor för att spåra dessa förändringar och belyste Södra oceanens roll i den globala kolsykeln. Resultaten pekar på implikationer för modern antarktisisk issmältning och klimatprognoser.
För cirka 12 000 år sedan, när senaste istiden tog slut och holocen började, steg globala temperaturer och markerade en stor klimatförändring. En studie publicerad i Nature Geoscience, ledd av Dr. Huang Huang vid Laoshan Laboratory i Qingdao och med Dr. Marcus Gutjahr från GEOMAR, rekonstruerade utbredningen av antarktiskt bottenvatten (AABW) under de senaste 32 000 åren.
Teamet undersökte nio sedimentkärnor från Atlanten och Indiska oceanens sektorer i Södra oceanen, på djup mellan 2 200 och 5 000 meter. De analyserade neodymens isotopsammansättning i sedimenten för att spåra förändringar i djupvattenmassor. "Vi ville förstå hur inflytandet av antarktiskt bottenvatten, den kallaste och tätaste vattenmassan i världshaven, förändrades under senaste deglaciationen och vilken roll det spelade i den globala kolsykeln", säger Huang, som tog sin doktorsexamen vid GEOMAR 2019.
Under istiden innehöll Södra oceanens djup kolrika vatten från Stilla havet, en föregångare till dagens cirkumpolära djupvatten, som isolerade kol och höll atmosfäriskt CO2 lågt. Mellan 18 000 och 10 000 år sedan expanderade AABW i två faser, samstämmigt med antarktiska uppvärmningshändelser. Denna expansion, driven av minskad havsis och smältvatten som sänkte vattnets densitet, ökade vertikal omblandning och förde upp lagrat kol till ytan, där det frigjordes till atmosfären.
"AABW-expansionen är kopplad till flera processer", förklarar Gutjahr. "Uppvärmning kring Antarktis minskade havsisen, vilket ledde till mer smältvatten i Södra oceanen. Det antarktiska bottenvatten som bildades under denna övergångsklimatperiod hade lägre densitet på grund av minskad salthalt. Detta sentistid-AABW kunde sprida sig längre genom Södra oceanen, destabiliserade befintlig vattenmassestruktur och förstärkte utbyten mellan djup- och ytvatten."
Studien utmanar tidigare antaganden att förändringar i Norra Atlanten främst drev Södra oceanens skift, och betonar antarktiska influenser på CO2-ökningen. Idag har Södra oceanen värmts snabbare än de flesta hav under 1 000 meter de senaste 50 åren. "Jämförelser med det förflutna är alltid ofullkomliga", säger Gutjahr, "men i slutändan handlar det om hur mycket energi som finns i systemet. Om vi förstår hur havet svarade på uppvärmning tidigare kan vi bättre greppa vad som händer idag när antarktiska isshelfar fortsätter smälta." Sådana paleoklimatinsikter från sedimentkärnor hjälper till att modellera framtida isförluster och koldynamik.