Trä från träd som föll i arktiskt dränerande floder för tusentals år sedan ger forskare en detaljerad titt på hur ishavets cirkulation har förändrats under de senaste 12, 000 år.

I en ny studie, forskare använde nästan 1, 000 bitar drivved som samlats in från de arktiska strandlinjerna sedan 1950 -talet för att spåra havsisens utbredning och havscirkulationen sedan Holocenens början.

Drivved kommer in i Ishavet från floder. En del drivved fryser i havsisen, och flyter på en flotta havsis tills isen smälter och veden når stranden. I den nya studien, forskare använde prover av drivved för att visa att de två huvudsakliga arktiska havsströmmarna växlar dominans med några tusen års mellanrum, med en ström som gynnar havsisbildningen och en som gynnar havsisnedgången.

Ishavsströmmarna förändras över tiden, och insikt i tidigare förändringar i dessa strömmar kan belysa hur den nuvarande temperaturökningen kan påverka havsisens utbredning. Den nya studiens resultat hjälper till att sätta den nuvarande arktiska havsisnedgången i ett sammanhang och hjälpa forskare att bättre förstå drivkrafterna för ishavets cirkulation och klimat över tid, enligt studiens författare.

"De insikter som kan erhållas från drivved på arktiska kustlinjer ger oss en bredare förståelse för Ishavet, på en lösning i tid och rum som ännu inte har varit möjlig, " sa Georgia Hole, en geofysiker vid University of Oxford i Storbritannien och huvudförfattare till den nya studien i Journal of Geophysical Research:Oceans , en tidskrift från American Geophysical Union.

Den arktiska havsisens utbredning har minskat stadigt under de senaste tre decennierna och nådde ett rekordminimum 2012. Forskare vill veta hur arktisk havsis växte och krympte tidigare för att förstå vad som kan hända i framtiden. Förändringar i havsis är kopplade till förändringar i det arktiska klimatet, och Arktis värms upp snabbare än någon annan region på planeten.

"Nu har vi satellitbilder för att mäta nuvarande havsisförändringar, men det är svårt att veta vilka snabba förändringar som var möjliga tidigare, ", sa Hole. "Att öka vår kunskap om omfattningen och mönstret av havsisförlust och tillväxt under holocen hjälper oss att ge oss en mycket bättre bild av hur Arktis havsis reagerar under fluktuerande klimatförhållanden."

Rekonstruerar tidigare havförändringar

Havsisrekord från före satelliteran är sparsamma och forskare kan inte mäta tidigare havsis utbredning direkt. Forskare använder proxies som havssedimentkärnor för att mäta tidigare havsis utbredning, men havskärnor är dyra att samla in och kan bara visa förändringar i havsisen som sker under tusentals år.

Sedan 1950-talet, forskare har använt drivved för att samla in data om tidigare havsis och, i förlängningen, Arktiskt klimat. Drivved är billigare att samla in än havskärnor och kan berätta för forskare om klimatförändringar på en skala av 250-500 år, snarare än tusentals år.

När träd som växer längs flodernas stränder som rinner ut i Ishavet dör, de faller i vattnet, och drivved från dessa träd rinner så småningom ut i Ishavet. En del av denna drivved blir inlåst i havsis som bildas på vintern och forsar över havet. När havsisen smälter på våren, drivveden sköljer upp på avlägsna stränder, beroende på var den rådande havsströmmen tar den.

Efter att ha samlat en bit drivved, forskare använder radiokolldatering för att ta reda på hur gammalt det är och använder trädslag för att avgöra om det kom från nordamerikanska eller sibiriska skogar. Att känna till skogens ålder, härstamning, och var den samlades in, forskare kan sedan ta reda på hur havsvattnet cirkulerade under den tid som träet färdades och uppskatta hur mycket havsis som fanns.

Spåra havsströmmar

I den nya studien, forskare samlade in all drivvedsdata från tidigare studier som de kunde hitta – även de som gick tillbaka till 1950-talet. De kartlade fördelningen av 913 prover av drivved och jämförde den med kända uppgifter om tidigare klimatförhållanden för att rekonstruera en historia av havsisens utbredning och havscirkulation över hela Ishavet under holocen.

Forskarna fann att havsisens utbredning genomgick flera stora förändringar under de senaste 12, 000 år då de två huvudsakliga arktiska havsströmmarna växlade i intensitet.

De hittade bevis på mer havsis under tidig holocen, mellan 12, 000 och 8, 000 år sedan, eftersom Beaufort Gyre dominerade ishavets cirkulation. Beaufort Gyre är en medurs ström som återcirkulerar havsisen i Ishavet och gör att isen håller i flera år.

I mitten av holocen, mellan 8, 000 och 4, 000 år sedan, temperaturerna steg och Transpolar Drift dominerade. Den transpolära driften flyttar vatten och is i nästan rak riktning från Sibirien västerut mot Grönland och Svalbard. Den tenderar att förstöra havsisen och få den att smälta snabbare. Till sist, i slutet av holocen, 4, 000 år sedan till idag, temperaturen svalnade igen, Beaufort Gyre stärktes, och mer havsis kunde cirkulera i Ishavet.

"Övergripande, den nya studien ger oss mycket mer av en inblick i dessa förändringar i arktisk havsis, och betydelsen av dessa två cirkulationsmönster för att driva havsisfluktuationer under de senaste 12, 000 år, " Sa Hole. "Med tillståndet i Arktis uppenbarligen är en så inflytelserik faktor i det bredare klimatsystemet, öka vår kunskap om tidigare havsis dynamik behövs för att avslöja holocena arktiska klimattillstånd och för att undersöka det arktiska systemets klimatiska och biotiska svar och återkopplingar till ökande globala medeltemperaturer."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.