Forskare tror att de har upptäckt orsaken bakom mystiska klimatförändringar som fick temperaturen att variera med upp till 15 ° C inom bara några decennier under istiden.

I en ny studie som publicerades idag forskarna visar att stigande halter av koldioxid kunde ha nått en vändpunkt under dessa isperioder, utlöser en rad kedjehändelser som fick temperaturen att stiga plötsligt.

Resultaten, som har publicerats i tidningen Naturgeovetenskap , lägga till ökande bevis som tyder på att gradvisa förändringar som en stigande CO2 -nivå kan leda till plötsliga överraskningar i vårt klimat, som kan utlösas när ett visst tröskelvärde överskrids.

Tidigare studier har visat att en väsentlig del av den naturliga variationen i vårt klimat under istiden är den upprepade förekomsten av abrupta klimatövergångar, känd som Dansgaard-Oeschger-evenemang.

Dessa händelser kännetecknas av drastiska temperaturförändringar på upp till 15 ° C inom några decennier på norra halvklotets höga breddgrader. Detta var fallet under den senaste istiden omkring 100, 000 till 20, 000 år sedan.

Man tror att detta var ett resultat av plötsliga översvämningar av sötvatten över Nordatlanten, kanske som en följd av smältande isberg.

Medförfattare till studien Professor Stephen Barker, från Cardiff University's School of Earth and Ocean Sciences, sade:"Våra resultat erbjuder en alternativ förklaring till detta fenomen och visar att en gradvis ökning av koldioxid i atmosfären kan slå en tipppunkt, utlöser abrupta temperaturskift som drastiskt påverkar klimatet över norra halvklotet på relativt kort tid.

"Dessa fynd bidrar till ökande bevis som tyder på att det finns söta fläckar eller" möjlighetens fönster "inom klimatutrymme där så kallade gränsförhållanden, såsom halten av atmosfärisk CO2 eller storleken på kontinentala isark, göra abrupta förändringar mer sannolikt att inträffa. Självklart, vår studie ser tillbaka i tiden och framtiden kommer att bli en helt annan plats när det gäller isskikt och CO2 men det återstår att se om jordens klimat blir mer eller mindre stabilt när vi går vidare härifrån ".

Med hjälp av klimatmodeller för att förstå de fysiska processer som spelades under glacialperioderna, laget kunde visa att en gradvis ökning av CO2 stärkte passatvindarna i Centralamerika genom att framkalla ett El Nino-liknande uppvärmningsmönster med starkare uppvärmning i östra Stilla havet än västra Atlanten.

Som ett resultat ökade fukttransporten från Atlanten, vilket effektivt ökade salthalten och densiteten, av havsytorna, vilket leder till en plötslig ökning av cirkulationsstyrkan och temperaturökning.

"Detta betyder inte nödvändigtvis att ett liknande svar skulle ske i framtiden med ökande koldioxidnivåer, eftersom gränsförhållandena skiljer sig från istiden, "tillagd av professor Gerrit Lohmann, ledare för gruppen Paleoclimate Dynamics vid Alfred Wegener Institute.

"Ändå, vår studie visar att klimatmodeller har förmågan att simulera abrupta förändringar genom att gradvis tvinga fram det i paleoklimatdata. "

Utifrån denna studie, laget avser att producera en ny rekonstruktion av global isvolym under den senaste istiden, som kommer att hjälpa till att validera deras förslag om att vissa gränser kan definiera fönster av instabilitet inom klimatsystemet.