Dr Moriaki Yasuhara, Dr Hisayo Okahashi, och Dr. Huai-Hsuan May Huang från School of Biological Sciences och Swire Institute of Marine Science vid University of Hong Kong (HKU), i samarbete med forskare från Lamont-Doherty Earth Observatory vid Columbia University, Duke University, och US Geological Survey har nyligen rapporterat sin upptäckt om en nyckelfaktor bakom tidigare och kanske framtida plötsliga klimatförändringar som är djupvattendynamik i Nordatlanten i tidskriften Geologi .

Sedan förslaget om "transportband"-paradigmet av Wallace S Broecker på 1980-talet, djuphavscirkulationen, nu känd som Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), har allmänt setts som en viktig drivkraft för globala klimatförändringar. AMOC är en process där kallt och salt ytvatten sjunker ner i djuphavet i norra Atlanten på hög latitud, det lägre djupvattnet (känd som North Atlantic Deep Water:NADW) rinner söderut (bild 1), och stiger så småningom till ytan i norra Stilla havet. Kraften i denna cirkulation är känd för att påverka det globala värmeflödet och regionala klimat. För att studera denna cirkulationsdynamik, Nordatlanten är särskilt viktigt, eftersom det är platsen där djupvatten bildas genom kylande ytvatten på de höga breddgraderna.

Den nedre (djupare) delen av NADW under 2, 500 meter är väl studerat, men det övre NADW-beteendet (mellanliggande vatten) är dåligt förstått sedan den senaste deglaciationen – det vill säga, övergångsperioden från den senaste istiden till det varmare samtida mellanistidernas klimattillstånd. Vidare, NADW-dynamik för det senaste ~11, 700 år (känd som holocen) är fortfarande tvetydiga. Dr Yasuhara och hans medarbetare visade att subtropisk nordatlantisk mellanvattentemperatur varierade avsevärt under båda dessa tidsperioder, baserat på spårelementgeokemi av förkalkade skal av djuphavsmikrokräftdjur Ostracoda i en sedimentkärna. Deras rekonstruktioner avslöjar en serie plötsliga uppvärmningshändelser i flera sekel i flera sekel som sannolikt orsakas av den minskade djupvattencirkulationen. Författarna upptäckte också att många av dessa försvagande händelser av djupvattencirkulation kan kännas allmänt igen i västra Nordatlanten. Dessa deglacial-holocene djupvattencirkulationsdynamik är viktiga för att förstå nuvarande och framtida trender i jordens klimatsystem eftersom uppvärmning och resulterande polarissmältning kan förändra djupvattencirkulationen. Den senaste rapporten från FN:s IPBES (The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services) indikerade att ~1 miljon arter nu är hotade av utrotning, och förändringar i jordens klimatsystem är en viktig del av orsaken till detta.

Huvudförfattaren till studien Dr. Yasuhara sa:"Holocens djupvattencirkulation var mer dynamisk än man tidigare trott. Det finns allt fler bevis för att denna cirkulationsförändring i Nordatlanten påverkar klimatet på avlägsna platser inklusive Östasien och även marina och terrestra ekosystem. Som nyligen upptäckt av forskare inklusive mina HKU-kollegor Drs Benoit Thibodeau och Christelle Not, denna globala djupvattencirkulation har avsevärt försvagats under det senaste århundradet. Om ytterligare försvagning inträffar i framtiden, det kan få oväntat breda konsekvenser, inte bara för våra atomosfäriska system och oceansystem, men också på jordens ekologiska system och vårt samhälle."

"Att kvantifiera intensiteten av nordatlantisk cirkulation i det förflutna är en av de stora utmaningarna inom vårt område. För att bättre förstå omfattningen och betydelsen av 1900-talets försvagande trend i cirkulationen, vi behöver mer rekonstruktion av dess intensitet i det förflutna, som den som gavs av studien av Dr Yasuhara och kollegor." nämnde Dr. Thibodeau vid institutionen för geovetenskaper, HKU.