Ett internationellt team av forskare ledd av universitetet i Oldenburg, Tyskland, använde mätningar på fossila skelett av kallvattenkorallen Desmofyllum dianthus för att avslöja att betydande förändringar i djupvattencirkulationen inträffade i Drake-passagen, ett smalt sund mellan Antarktis och Sydamerika, för cirka sex till sju tusen år sedan. Forskarna ser indikationer på att dessa förändringar också påverkade CO2-nivåerna i atmosfären - och tyder på att framtida klimatförändringar kan leda till ökat utsläpp av CO2 från södra oceanens djupa vatten till atmosfären. Kredit:Andrew Margolin
Havet som omger Antarktis fungerar som en enorm blandare för vatten från alla havsbassänger – och detta cirkulerande mönster påverkar utbytet av koldioxid (CO) 2 ) mellan havet och atmosfären. En studie av ett internationellt team av forskare under ledning av Dr Torben Struve från Oldenburgs universitets institut för kemi och biologi i den marina miljön (ICBM) har nu fastställt att denna komplexa jämvikt av vattenmassor reagerar mycket känsligt på vindförhållanden över södra Hav.
Studien, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , använde mätningar på fossila korallskelett för att avslöja att betydande förändringar i djupvattencirkulationen inträffade i Drake-passagen, ett smalt sund mellan Antarktis och Sydamerika, för cirka sex till sju tusen år sedan. Forskarna ser indikationer på att dessa förändringar också påverkade CO 2 nivåer i atmosfären – och tyder på att framtida klimatförändringar kan leda till ökat utsläpp av CO 2 från södra oceanens djupa vatten till atmosfären.
"Södra oceanen förbinder alla världens hav. Det är en av få platser på jorden där vatten från stora djup kommer upp till ytan och samtidigt sjunker ytvatten till djupet, " förklarade huvudförfattaren Struve. Den marina regionen runt Antarktis är därför avgörande för det globala transportbandet av havsströmmar, som distribuerar värme, näringsämnen, salt och CO 2 över stora avstånd.
Dock, tills nu, det hade inte varit klart om strömmen som flyter i södra oceanen hade förändrats avsevärt sedan den senaste istiden slutade omkring 12, 000 år sedan. Tidigare studier av klimatforskare hade visat att det har skett flera förändringar i de starka västliga vindarna som blåser runt Antarktis under den aktuella mellanisttiden.
Dessa vindar driver Antarctic Circumpolar Current (ACC), en kall havsström som sträcker sig från ytan till havsbotten och som förbinder Atlanten, Indiska och Stilla havet. Viktigt, vindarna stimulerar också uppströmningen av djupa havsvatten mot havsytan. Studien syftade till att fastställa hur strömmarna i södra oceanen reagerade på dessa förändringar i atmosfären.
För att svara på denna fråga, Struve och hans kollegor från Imperial College London, University College London och University of Edinburgh, analyserade fossila kallvattenkoraller från Drake Passage, några av dem var flera tusen år gamla. Korallerna samlades in från olika vattendjup på tre platser i Drakepassagen under två expeditioner med det amerikanska forskningsfartyget Nathaniel B. Palmer.
"Det här området är ökänt för sina dåliga väderförhållanden - att bara samla in proverna var en utmaning, " förklarade Struve.
Kallvattenkorallerna lagrar vissa spårämnen, som neodym, i deras kalkskelett, och registrerar därför ett kemiskt fingeravtryck av vattnet de växte i.
Analyser av neodym-fingeravtrycken i korallproverna visade att det skedde en abrupt förändring i vattnets kemiska sammansättning cirka 7, 000 år sedan, som varade i ca 1, 000 år. På grundval av flera fynd, teamet drog slutsatsen att ökade mängder CO 2 -rikt djupvatten från Stilla havet trängde in i Drake-passagen vid den tiden, antagligen driven av en nordlig förskjutning av västliga vindar på södra halvklotet.
"Detta var ett överraskande resultat för oss. Vi hade inte förväntat oss att södra oceanen skulle reagera så känsligt under en interglacial period, ", sade Struve. "Denna studie belyser det ovärderliga bidraget från kallvattenkorallfossiler för att förstå tidigare klimatförändringar. De ger unika register över den kemiska sammansättningen av havsvatten - ofta i områden i havet där andra typer av arkiv är knappa, " underströk medförfattaren Dr. Kirsty Crocket vid University of Edinburgh.
Studien belyser också en rad andra klimatförändringar som inträffade ungefär samtidigt. Särskilt, atmosfärisk CO 2 nivåer, som hade sjunkit något under de föregående 2, 000 år, började stiga igen. Struve och hans kollegor misstänker att en nyckelkälla till detta fenomen var en ökning av mängden CO 2 -rikt Stillahavsdjupt vatten i södra oceanen.
"Detta är viktigt eftersom när djupa vatten stiger upp till ytan av södra oceanen, en del av den lagrade CO 2 kan fly till atmosfären, " förklarade medförfattaren Dr. David Wilson. Och sedan, när vindarna skiftade söderut igen, denna uppströmning ökade och större mängder CO 2 släpptes ut i atmosfären.
Det är ännu inte klart hur stigande globala temperaturer kommer att påverka havsströmmarna som omger Antarktis. Dock, nuvarande klimatscenarier indikerar att de västliga vindarna på södra halvklotet kommer att röra sig längre söderut mot Antarktis. Detta scenario kan leda till starkare blandning av vattenmassor i södra oceanen och mer uppströmning – vilket forskarteamet misstänker i sin tur kan resultera i större mängder CO 2 släpps ut från djuphavet.
