Havsströmmar är avgörande för den globala värmefördelningen och därmed även för klimatet på jorden. Till exempel, syre överförs till djuphavet genom bildandet av nytt djupvatten runt Antarktis. Antarctic Bottom Water (AABW) från Weddell Sea sprider sig normalt norrut i södra Atlanten och Indiska oceanen. Dock, under toppen av de två senaste istiderna, tillförseln av djupvatten från Weddellhavet till södra Atlanten avbröts tydligen, som visas av en ny studie ledd av forskare från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel.

"Tills nu, det har antagits allmänt att Antarktis bottenvatten också bildades under istiderna och exporterades till stora delar av södra oceanen, " förklarar Dr Marcus Gutjahr, medförfattare till studien från GEOMAR. "Det kan fortfarande vara möjligt att djupvattenbildning verkligen ägde rum, men till skillnad från idag, den cirkulerade inte i södra Atlanten längre norrut, " fortsätter Gutjahr. Troligtvis, generellt sett svagare cirkulation i södra oceanen under kalla perioder var ansvarig för detta avbrott i AABW-exporten.

Författarna till studien, som nu har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation , har analyserat olika sedimentkärnor från denna region. Forskarna kunde fastställa ursprunget till djupvatten i södra oceanen under de två sista stora glaciationsfaserna av de senaste 140, 000 år via kemisk utvinning av havsvattenhärledda neodym- och blyisotopsignaturer från sediment. "Medan neodymisotoper lösta från sedimenten ger information om bottenvattnets ursprung, blyisotopsignaturer ger information om den genomsnittliga sammansättningen av hela vattenpelaren, " förklarar den första författaren till studien, Dr Huang Huang från GEOMAR.

Några av resultaten av studien var överraskande eftersom liknande störningar av AABW-exporten också sågs under klimatoptimum för den senaste interglaciala (varma perioden) omkring 128, 000 år sedan. Dessa kan ha orsakats av stark smältning, särskilt i området för den västantarktiska inlandsisen, en effekt som med största sannolikhet kommer att uppstå i ett varmare klimat i framtiden. "Som ett resultat av en sådan störning i den vältande cirkulationen, Sydhavets totala värmebudget och dess förmåga att absorbera värme från atmosfären kan på lång sikt förändras avsevärt, säger Dr Gutjahr.

Egenskaperna hos AABW som bildas idag har redan förändrats avsevärt under de senaste decennierna. Nu är det varmare, mindre saltlösning och mindre voluminös, i sin tur indikerar lägre bildningshastigheter. Som en slutsats, de nya resultaten tyder på att de nödvändiga förutsättningarna för export av AABW från Weddellhavet inte är närvarande både i extrema kalla eller varma faser. Genereringen av dessa mycket tydliga insikter i södra oceanens cirkulationstillstånd under tidigare extrema klimat skulle inte ha varit möjlig utan möjligheten att använda en uppsättning unika sediment från Alfred Wegener Institute (AWI) i Bremerhaven och det aktiva samarbetet med co. -författare Dr Gerhard Kuhn där.

I ett nästa steg, Dr Gutjahr vill undersöka exporten av AABW från Weddellhavet närmare Antarktis i utflödesområdet till Scotia Sea-området under klimatmässigt instabila perioder under de senaste miljoner åren. För det här syftet, nya prover finns tillgängliga, som erhölls under en internationell expedition inom International Ocean Discovery Program (IODP expedition 382) i början av 2019. På medellång sikt prover från andra regioner i södra oceanen ska läggas till för att närmare undersöka spridningsvägarna till andra havsbassänger. Det är ett ganska långt detektivspel med vilket forskarna vill lära sig mer om kontrollmekanismer för klimatet på södra halvklotet. "I sista hand, vårt mål är att kunna förutsäga under vilka klimatförhållanden vilka delar av den antarktiska inlandsisen kommer att smälta väsentligt, och vilka direkta effekter detta kommer att ha på cirkulationen av södra oceanen, " avslutade Gutjahr.