Schematisk skildring av förändringar i ocean-atmosfärsystemet i södra Stilla havet i jämförelse, under hela precessionscyklerna (21, 000 år). Kredit:Helge Arz, IOW
Under de senaste miljoner åren, höghöjdsvindarna i det sydliga västliga vindbältet, som spänner över nästan halva jordklotet, uppförde sig inte så enhetligt över södra Stilla havet som tidigare antagits. Istället, de varierade cykliskt under perioder på ca. 21, 000 år.
En ny studie har nu bekräftat nära band mellan klimatet på medel- och högbreddgrader och klimatet i tropikerna i södra Stilla havet, vilket får konsekvenser för kolbudgeten i Stilla havets södra ocean och stabiliteten i den västantarktiska inlandsisen. Studien förbereddes av Dr Frank Lamy, en geovetare vid Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research, tillsammans med forskare från Chile, Nederländerna, USA och Tyskland, och har precis släppts i Proceedings of the National Academy of Sciences av Amerikas förenta stater ( PNAS ).
Förändringar i det sydliga västliga vindbältet (SWW) ger grundläggande effekter på intensiteten och positionen för den antarktiska cirkumpolära strömmen, som är världens största havsström och formar havscirkulationen världen över. I detta avseende en nyckelfaktor är den vinddrivna uppströmningen av CO 2 -rika djupvattenmassor, som, på grund av deras jämförande värme, påverkar både stabiliteten hos det västantarktiska istäcket och kolbudgeten i södra oceanen.
På basis av sedimentkärnor, forskarlaget undersökte nederbördsdrivna förändringar i sedimenttillförseln i Stilla havet utanför Chiles kust. Att bedöma de senaste 1 miljon åren, de identifierade vad som kallas precessionscykler:förändringar orsakade av naturliga variationer i jordens omloppsparametrar; I detta fall, cykliska förändringar i rotationen av dess axel som inträffade ungefär var 21, 000 år. Förändringar i dessa och andra omloppscykler anses generellt vara en viktig drivkraft för växlingen mellan förlängda glacialer och interglacialer under de senaste miljoner åren.
Förändringar i fluvialt sediment utanför kusten i norra Chile under de senaste 1 miljon åren och jämförelse med förändringar i precessionen av jordens axel. Kredit:Helge Arz IOW, Frank Lamy AWI
"Först var det svårt att förklara varför förändringarna i sammansättningen av kontinentala sediment upp till den södra marginalen av Atacamaöknen i norra Chile indikerade uttalade nederbördsvariationer under de 21, 000 år, men mindre uttalade variationer under de långvariga cyklerna av interglacialer och glacialer, " minns sedimentologen Helge Arz (Leibniz Institutet för Östersjöforskning Warnemuende).
Fenomenets natur dechiffrerades slutligen med hjälp av den amerikanske klimatmodellen John Chiang (University of California, Berkeley):"Våra klimatmodeller visar att nederbördsförändringarna som registrerats i sedimentets kärnor är kopplade till konfigurationen av vindar på hög höjd över det subtropiska Stilla havet. I detta avseende, uppdelningen av höghöjdsvinden ändras till en nordlig, subtropisk gren, en mellangren, och en subpolär gren under loppet av den 21, 000-års cykel."
"Studien ger det första beviset på långsiktiga förändringar i höghöjdsvindarna i det sydliga västliga vindbältet över södra Stilla havet, " förklarar Dr. Frank Lamy. "Våra fynd indikerar närmare atmosfäriska band mellan tropikerna och medel till höga breddgrader än i andra sektorer på södra halvklotet, med konsekvenser för den globala vältande cirkulationen och lagringen av atmosfärisk CO 2 i havet."
Teamets resultat är också viktiga för att förstå nuvarande och särskilt framtida storskaliga klimatmekanismer på det jämförelsevis underforskade södra halvklotet. En avgörande aspekt är kopplingen mellan det tropiska Stilla havet och källan till det globala klimatfenomenet El Niño Southern Oscillation (ENSO) och Västantarktis. Uppgifterna visar att den västantarktiska inlandsisens höga känslighet för ENSO i Stillahavssektorn, som kan ses i satellitobservationer som gjorts under de senaste decennierna, är sannolikt också signifikant över mycket längre tidsskalor.
"En förändring av vindarna på hög höjd över södra Stilla havet som svar på den ökade frekvensen och intensiteten av El Niño-händelser som många klimatmodeller förutspår skulle minska stabiliteten hos den västantarktiska istäcket, samtidigt som det påverkar CO negativt 2 lagring i södra Stilla havet, säger Lamy, sätta resultaten i perspektiv.
