Gdy poziomy dwutlenku węgla w gazie cieplarnianym wzrosną i ogrzeją glob, lód Antarktydy stanie się bardziej podatny na cykle w skali astronomicznej, szczególnie przechylenie naszej planety, gdy obraca się wokół własnej osi.
Nowe badania wykazały, że ponad 30 milionów lat historii pokrywy lodowe Antarktydy najsilniej reagowały na kąt nachylenia Ziemi na jej oś, gdy lód rozciąga się do oceanów, wchodząc w interakcje z prądami, które mogą spływać ciepłymi wodami na ich brzegach i prowadzić do wzrostu topienie. Efekt przechyłu osiągnął szczyt, gdy poziomy dwutlenku węgla były podobne do tego, co naukowcy przewidują na następny wiek, jeśli ludzie nie kontrolują emisji.
W miarę jak poziomy dwutlenku węgla przekraczają 400 części na milion, klimat stanie się bardziej wrażliwy na przechylenie lub nachylenie Ziemi, naukowcy poinformowali 14 stycznia w czasopiśmie Nature Geoscience.
„Naprawdę krytyczna jest ilość dwutlenku węgla w atmosferze” - powiedział współautor badania Stephen Meyers, paleoklimatolog z University of Wisconsin, Madison.
Scenariusz wysokiego dwutlenku węgla i wysokiego kąta pochylenia może być szczególnie druzgocący dla grubego na milę lodu pokrywającego Antarktydę.
Rekonstrukcja przeszłości
Przez około 40 000 lat oś Ziemi przechyla się tam i z powrotem „jak bujany fotel” - powiedział Meyers. Obecnie ta nachylenie wynosi około 23,4 stopnia, ale może wynosić zaledwie 22,1 stopnia lub nawet 24,5 stopnia.
Pochylenie ma znaczenie, kiedy i gdzie światło słoneczne uderza w kulę ziemską, a zatem może wpływać na klimat.
Aby zrekonstruować historię, w jaki sposób lód Antarktydy zareagował na to przechylenie, Meyers i jego współautorzy wykorzystali kilka źródeł informacji o przeszłości klimatycznej Ziemi. Jednym ze źródeł był węglan wapnia z dna oceanu, pozostawiony przez jednokomórkowe organizmy zwane bentosowymi foraminifera. Organizmy te wydzielają wokół siebie skorupę węglanu wapnia, zamykając się w globalnym, ciągłym zapisie chemii oceanów i atmosfery.
Zapisy osadów z okolic Antarktydy dostarczyły innego źródła historii klimatu - specjalizacji współautora badań i paleoklimatologa Richarda Levy'ego z GNS Science i Victoria University of Wellington w Nowej Zelandii. Osady te, wiercone z dna oceanu w długich, kolumnowych rdzeniach, również zawierają zapis przeszłości. Na przykład lodowiec zrzuca charakterystyczną mieszankę błota, piasku i żwiru. Rdzenie te zapewniają bardzo szczegółowy obraz miejsca, w którym kiedyś znajdowały się pokrywy lodowe, powiedział Meyers, ale w zapisie są luki.
Cykle lodowe
Na podstawie danych z obu źródeł naukowcy poskładali historię Antarktydy sprzed 34 milionów do 5 milionów lat temu. Levy powiedział, że pierwsze duże pokrywy lodowe na Antarktydzie powstały 34 miliony lat temu, a całoroczny lód morski stał się normą zaledwie 3 miliony lat temu, kiedy poziom dwutlenku węgla spadł poniżej 400 części na milion.
Od około 34 milionów lat temu do około 25 milionów lat temu dwutlenek węgla był bardzo wysoki (600 do 800 ppm), a większość lodu Antarktydy była na lądzie, bez kontaktu z morzem. Naukowcy odkryli, że przemieszczanie się lodu i wycofywanie się kontynentu były stosunkowo niewrażliwe na przechylenie planety w tym czasie. Między około 24,5 miliona a około 14 milionów lat temu dwutlenek węgla w atmosferze spadł do 400 do 600 ppm. Pokrywy lodowe coraz częściej pływały do morza, ale lodu morskiego nie było bardzo dużo. W tym czasie planeta stała się dość wrażliwa na przechylenie osi Ziemi.
Pomiędzy 13 milionami a 5 milionami lat temu poziomy dwutlenku węgla ponownie spadły, osiągając zaledwie 200 ppm. Pływający lód morski stał się bardziej widoczny, tworząc skorupę nad otwartym oceanem zimą i przerzedzając się tylko latem. Zmniejszyła się wrażliwość na przechylenie Ziemi.
Levy powiedział Live Science, że nie jest do końca jasne, dlaczego ta zmiana wrażliwości na skośność występuje, ale wydaje się, że powodem tego jest kontakt lodu z oceanem. W czasach wysokiego przechyłu obszary polarne nagrzewają się, a różnice temperatur między równikiem a biegunami stają się mniej ekstremalne. To z kolei zmienia wzorce wiatru i prądu - które są w dużej mierze spowodowane tą różnicą temperatur - ostatecznie zwiększając przepływ ciepłej wody oceanicznej do krawędzi Antarktydy.
Kiedy lód jest głównie lądowy, przepływ ten nie dotyka lodu. Ale kiedy pokrywy lodowe są uziemione na dnie oceanu, w kontakcie z prądami, przepływ ciepłej wody ma duże znaczenie. Pływający lód morski wydaje się blokować część przepływu, zmniejszając tendencję pokrywy lodowej do topnienia. Ale kiedy poziomy dwutlenku węgla są wystarczająco wysokie, aby unoszący się lód morski topił się, nic nie powstrzyma tych ciepłych prądów. Właśnie wtedy pochylenie Ziemi wydaje się mieć największe znaczenie, jak miało to miejsce między 24,5 a 14 milionami lat temu.
Ta historia oznacza kłopoty dla przyszłości Antarktydy. W 2016 r. Poziom dwutlenku węgla w ziemskiej atmosferze na stałe przekroczył 400 ppm. Levy powiedział, że ostatni raz w historii geologicznej Ziemi, że dwutlenek węgla był tak wysoki, na Antarktydzie nie było lodu morskiego przez cały rok. Levy powiedział, że jeśli emisje utrzymają się na obecnym poziomie, lód morski załamie się i „wrócimy do świata, który nie istniał przez miliony lat”.
„Słabe lodowe pokrywy lodowe Antarktydy odczują wpływ naszego obecnego stosunkowo wysokiego przechyłu, a ocieplenie oceanów na brzegach Antarktydy zostanie wzmocnione” - powiedział.
W poniedziałek (14 stycznia) inna grupa naukowców poinformowała, że tempo topnienia Antarktydy jest już sześciokrotnie wyższe niż kilka dekad temu. Naukowcy odkryli, że kontynent stracił około 40 gigatonów lodu rocznie między 1979 a 1990 rokiem. W latach 2009-2017 stracił średnio 252 gigatony lodu rocznie.
Levy powiedział, że naukowcy przyglądają się teraz niewielkim zmianom wrażliwości na nachylenie Ziemi, które występują w trzech znalezionych przez nich szerokich wzorcach, ale główny przekaz jest już jasny.
„Antarktyczny lód morski jest wyraźnie ważny” - powiedział. „Musimy naciskać i wymyślić sposoby osiągnięcia celów w zakresie emisji”.
