Det globala klimatet är en komplex maskin där vissa delar är separata, ännu andra är anslutna. Forskare försöker upptäcka sambanden för att förutsäga vad som kommer att hända med vårt klimat, speciellt i en framtid med mer värmefångande gaser.

Ett dramatiskt mönster i vår planets klimathistoria involverar paroxysmer i arktiska temperaturer. Under den senaste istiden, tiotusentals år sedan, Grönland värmdes upprepade gånger med cirka 10 grader Celsius under bara några decennier och svalnade sedan gradvis. Samtidigt förblev klimatet på södra halvklotet ganska stabilt, med bara svaga och länge fördröjda ekon av temperaturkaoset i norr.

Men ny forskning från University of Washington visar att de hårda vindarna runt Antarktis – en viktig hävstång på det globala klimatet – förändrades snabbt som svar på temperaturökningarna på norra halvklotet.

"Det är mest förvånande att vi kan se dessa riktigt abrupta förändringar på norra halvklotet som gör det mycket snabbt till det södra halvklotet, " sa första författaren Bradley Markle, en UW doktorand i geo- och rymdvetenskap. "Den atmosfäriska cirkulationen är tätt sammankopplad över hela världen under dessa händelser."

Studien publiceras i januarinumret av Naturgeovetenskap .

Forskare använde bevis från en 2 mil lång västantarktisk iskärna. Den iskärnans tjocka årliga lager ger exakt datering som gör det möjligt för forskare att matcha dess klimathistoria med dem i avlägsna Grönlands isrekord. Den vilda nordliga temperaturen svänger, känd som Dansgaard-Oeschger-evenemang, tros vara naturliga svängningar i klimatsystemet. De har reproducerats i de mest sofistikerade klimatmodellerna som täcker istidsperioden. Samma modeller visar också en förändring i vindarna på södra halvklotet.

Den nya studien är observationsstödet för denna förändring i vindarna.

Den antarktiska iskärnan visar att vindarna från Sydhavet skiftade samtidigt, eller högst inom några decennier, av varje snabb uppvärmning av Grönland. Antarktis lufttemperaturer, å andra sidan, är anslutna genom de långsammare rörliga haven och tog ungefär två århundraden att svara.

"Vi hade aldrig hittat något i våra iskärnor innan som visar att södra halvklotet reagerar så snabbt på vad som hände på norra halvklotet, " sa medförfattaren Eric Steig, en UW-professor i jord- och rymdvetenskap. "Vad vi hittade är att när det värms upp plötsligt på norra halvklotet, vindarna på södra halvklotet rör sig norrut, och blås över varmare vatten. Och det motsatta händer när det svalnar snabbt i norr:vindarna skiftar söderut."

Det var redan välkänt att tropiska regnband och jetströmmen på norra halvklotet anpassar sig till temperaturbalansen mellan halvklotet. Men det fanns få historiska bevis för vindar som blåste över de isiga södra haven.

Den nya studien använder kemiska ledtrådar i det 70-tusenåriga iskärnrekordet. När vindbyar avdunstar havsvatten, andelen tyngre till lättare väte- och syreatomer i ånga beror på havets temperatur. När denna fukt så småningom faller som snö över Antarktis, den innehåller en signatur för den latitud där den avdunstat.

Resultaten visar att vindarna skiftade norrut mot ekvatorn när Grönland värmdes, genom en signal som kommunicerades genom atmosfären.

"När det värms upp snabbt på norra halvklotet skapar det starka temperaturgradienter, som påverkar regnbälten i tropikerna. Regnbältena i tropikerna påverkar var vindarna blåser på södra halvklotet. Så det är en kedja av effekter, sa Steig.

Förutom att det är viktigt för Antarktis klimat, vindarna i södra oceanen påverkar nederbörden i Sydamerika, Australien och södra Afrika. Dessa vindar spelar också en roll i långsiktiga klimatåterkopplingar som involverar Antarktis havsis och upptaget av atmosfärisk koldioxid av haven.

"Det finns en allmän förståelse inom klimatvetenskapen att global uppvärmning inte bara handlar om temperaturförändringar, det handlar också om att växla vindar, sa Steig.

Även om det finns vissa bevis på att vindarna från Sydhavet kan förändras idag, orsakerna skulle vara annorlunda än de i studien, varnade författarna. Men resultaten etablerar en ny bro mellan de två hemisfärerna, och stödja resultaten från datormodeller som skapar detaljerade simuleringar av det globala klimatet under tusentals år.

"Detta ger oss förtroende för att de modeller som vi använder för att göra dessa beräkningar stämmer, sa Steig.