Vänster:Ice Core från Dome Fuji -stationen. Höger:Syreisotopförhållande (en indikator på lufttemperatur) och dammflöde (en indikator på atmosfäriska partikelkoncentrationer) under de senaste 720, 000 år från Fujis iskärnor i Antarctic Dome. Trianglarna längst ner på diagrammet indikerar platserna för uppvärmningstoppar i Antarktis som de abstraherats av denna studie. Upphovsman:Dome Fuji Ice Core Project
En forskargrupp bildad av 64 forskare från National Institute of Polar Research, universitetet i Tokyo, och andra organisationer har analyserat atmosfärstemperaturer och damm under de senaste 720, 000 år med en iskärna som erhållits vid Dome Fuji i Antarktis. Resultaten indikerar att när mellantemperaturer inträffade inom en istid, klimatet var mycket instabilt och fluktuerat. En klimatsimulering utfördes också baserat på modellen Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation, som avslöjade att den främsta orsaken till den observerade klimatinstabiliteten var global kylning orsakad av en minskning av växthuseffekten.
Klimatinstabilitet påverkar både jordens naturliga miljö och det mänskliga samhället allvarligt. I det fortsatta arbetet med att förstå hur global uppvärmning kan påverka klimatinstabilitet, Det är viktigt att identifiera perioder som tidigare upplevt klimatinstabilitet. Dessa perioder måste studeras och modelleras för att klargöra eventuella orsaker till den observerade instabiliteten. Dock, lite framsteg har gjorts för att förbättra vår dokumentering och förståelse av klimatinstabilitet före den senaste istiden.
Forskargrupperna för Dr. Kenji Kawamura och Dr. Hideaki Motoyama (National Institute of Polar Research) analyserade Fuji -iskärnan i andra kupolen (Fig. 1, vänster) som erhölls som en del av den japanska antarktiska forskningsexpeditionen (JARE) mellan 2003 och 2007. Deras team har återgivit fluktuationer i lufttemperatur och damm (fast partiklar som bärs av atmosfären) i Antarktis under de senaste 720 åren, 000 år (bild 1, höger). De kombinerade detta med data från Dome C -iskärnan som borrats av ett europeiskt team för att få mycket robust paleoklimatdata. De undersökte dessa uppgifter, upptäckte att under de senaste 720, 000 år, mellanklimatet inom glaciala perioder präglades av frekventa klimatfluktuationer (fig. 2).
Förhållandet mellan frekvensen av klimatfluktuationer och temperaturer i Antarktis under de senaste 720, 000 år från analys av antarktiska iskärnor (svarta fläckar), samt resultat för den sista istiden baserad på iskärnor från Grönland (röda rutor). Under de varma interglaciala perioderna och den kallaste delen av en glacial period, frekvensen av klimatfluktuationer var låg, men under perioder med mellantemperaturer inom en glacial period, klimatfluktuationer förekom ofta och klimatet var instabilt. Upphovsman:Dome Fuji Ice Core Project
Detta väckte en fråga:Varför uppstår den högsta instabiliteten när det finns ett mellanliggande klimat under en istid, snarare än under en interglacial period som den nuvarande, eller under den kallaste delen av en istid? Forskargruppen för Dr. Ayako Abe-Ouchi (University of Tokyo) använde en klimatmodell (MIROC) för att först återge tre typer av bakgrundsklimatförhållanden-mellanglacialperioden, mellanklimat inom en glacial period, och den kallaste delen av en glacial period. De utförde en simulering som tillsatte samma mängd färskvatten till norra delen av Nordatlanten i vart och ett av de tre klimatförhållandena. Denna simulering utfördes med hjälp av superdatorn Earth Simulator vid Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC). Simuleringsresultaten indikerade att svaret på sötvatteninflöde maximeras under det mellanliggande klimatet som uppstår inom glaciala perioder, vilket gör att klimatet blir instabilt (fig. 3 A-C).
En viktig faktor som påverkar klimatinstabiliteten är sårbarheten i Atlantens djuphavscirkulation under global kylning till följd av en minskning av den atmosfäriska koldioxidkoncentrationen (Fig. 3 D-E). Tills nu, den främsta faktorn för klimatinstabilitet ansågs vara existensen och instabiliteten av kontinentala isark på norra halvklotet, men detta experiment har avslöjat att koldioxid är en annan viktig faktor, bestämmer inte bara klimatets genomsnittliga tillstånd, men också klimatets långsiktiga stabilitet. Dessa resultat tyder också på att framtida stabilitet under den nuvarande interglaciala perioden, som har fortsatt i mer än 10, 000 år, är inte garanterad. Verkligen, om signifikant smältning av Grönlands inlandsis sker på grund av antropogen uppvärmning, det kan destabilisera klimatet.
Temperaturavvikelser efter kontinuerlig tillsats av sötvatten till norra delen av Nordatlanten i 500 år, vilket simulerades av Coupled Atmosphere-Ocean Global Climate Model (MIROC), som användes för att återge atmosfäriska koldioxidhalter och isöverdrag motsvarande tre olika klimatförhållanden (A:en mellanglacial period, B:mellanklimat inom en glacial period, och C:den kallaste delen av en glacial period). Under mellanklimatet inom istiden, svaret var dramatiskt, med kylning på norra halvklotet och uppvärmningen av södra halvklotet. Känslighetstester med artificiella förhållanden utfördes också (D, E) där de atmosfäriska koldioxidkoncentrationerna och täckningen av isark på norra halvklotet mellan interglacialperioderna byttes mot de från mellanklimatet inom glacialperioder. Den atmosfäriska koldioxidkoncentrationen verkar spela en stor roll för att öka klimatinstabiliteten. Upphovsman:Dome Fuji Ice Core Project
Enligt Dr Kawamura, "På grund av antropogena utsläpp, koncentrationen av växthusgaser i atmosfären har nått en nivå som inte setts under de senaste miljoner åren. Stora klimatkomponenter, såsom isark och haven med sin stora storlek och långa tidsskalor för variationer, kommer utan tvekan att förändras. Det kommer att bli ännu viktigare att kombinera klimatrekonstruktioner och numeriska simuleringar för de perioder då den globala miljön var mycket annorlunda än den är idag, att förstå jordsystemet genom att verifiera dess mekanismer. "
