Under de senaste isperioderna var jorden cirka 6ºC kallare och kontinenterna på norra halvklotet täcktes av isplattor upp till 4 kilometer tjocka. Dock, jorden skulle inte ha varit så kall, inte heller isskikten så enorma, om det inte vore för effekterna av havsis på andra sidan planeten.

Detta är slutsatsen av en studie som publicerades i veckan i Förfaranden vid National Academy of Sciences i USA av ett team av forskare från IBS Center for Climate Physics (ICCP) i Busan, Sydkorea och University of Hawaii i Manoa, i Honolulu, HEJ, U.S .. I studien, forskarna undersökte vilken roll havsisen (fruset havsvatten) i södra oceanen som omger Antartica spelade i tidigare klimatövergångar. De fann att under isförhållanden havsis inte bara hämmar utsläpp av koldioxid från havets yta till atmosfären, men det ökar också lagringen av kol i djuphavet. Dessa processer låser bort extra kol i havet som annars skulle fly till atmosfären som CO ₂ , värm planeten, och minska glacialamplituder.

Vi vet från luftbubblor fångade i iskärnor att koncentrationen av koldioxid i atmosfären under kalla isperioder var 80-100 delar per miljon (ppm) lägre än de förindustriella nivåerna (280 ppm). Eftersom inlandsisen också minskade mängden kol lagrat på land, det saknade kolet måste ha lagrats undan i havet. Det förblev oklart i många decennier vilka processer som var ansvariga för denna massiva omorganisation av den globala koldioxidcykeln under istiden, men forskare misstänkte att södra oceanen sannolikt spelade en viktig roll, på grund av två unika funktioner. Först, den tätaste, och därför bildas den djupaste typen av vatten i havet nära Antarktis, lämpligt namnet "Antarctic Bottom Water". Andra, det är den enda platsen där djupa havsvatten kan röra sig fritt till ytan på grund av vindens inverkan. Som ett resultat, "Processer som sker på ytan i södra oceanen har en djupgående effekt på djuphavet och mängden kol som lagras där, "förklarar doktor Karl Stein, ICCP -forskare och huvudförfattare till studien.

I tur och ordning, förändringar i havsisens omfattning i södra oceanen påverkar kollagringen genom både djupt vattenbildning och interaktion med uppvärmningsvatten. Havsis innehåller mycket lite salt, så när havsvatten fryser till is är det kvarvarande vattnet en extremt salt saltlösning. Denna kyla, saltvatten är mycket tätt, sjunker till havsbotten och bildar Antarktis bottenvatten. När klimatet blir kallare, mer havsbildning uppstår och mer saltlake och tyngre bottenvatten bildas. Havsisen växer så småningom under glaciala förhållanden tills den täcker en stor del av södra oceanen. Detta innebär att vattnet som växer upp från djuphavet når ytan under havsis. "Djuphavsvatten lagrar stora mängder kol, så innan fossilt bränsle bränns i stor skala, vattenuppväxten i södra oceanen var en källa till kol till atmosfären, "förklarar Dr Eun Young Kwon, Projektledare för ICCP och medförfattare till studien. Hon tillägger, "Om havsis täckte området med uppströms vatten under istid, det kan fungera som ett lock för avgasning av koldioxid. "

För att undersöka de fysiska effekterna av havsis på havet, laget använde en klimatdatormodell för att genomföra simuleringar som täckte de senaste 784, 000 år av jordens klimathistoria, omfattar de senaste åtta glacialcyklerna. "Modellexperimentet är unikt eftersom tidigare studier endast omfattade en enda tidsperiod, vanligtvis den sista glaciala maximala ögonblicksbilden 21, För 000 år sedan, eller använda modeller som var för enkla för att fånga dessa processer i södra oceanen, säger Tobias Friedrich, medförfattare till studien. "Detta gjorde att vi för första gången kunde titta på tidpunkten för havisens påverkan, förutom att bedöma deras storlek. "Teamet använde en separat modell för kolcykeln för att kvantifiera effekterna av förändringar av havsis och havscirkulation på atmosfärisk koldioxid.

Deras resultat visar att havsisen har störst påverkan på kollagring via bildandet av Antarktis bottenvatten, kör en 30 ppm neddragning av atmosfärisk CO ₂ . "Den ökade havsbildningen under istiden orsakar en ökning av densitetsskillnaden mellan bottenvattnet och vattnet ovanför, "säger Dr Axel Timmermann, medförfattare till studien och ICCP Director. "Ju större skillnaden i densitet mellan två vattenmassor, desto svårare är det att blanda dem. "Den minskade blandningen innebär att mer kol kan lagras i djuphavet. Viktigt är att denna process är relaterad till skapandet av havsis i södra oceanen, som kan inträffa tidigt inom en glacial cykel. Senare i glacialcykeln, havsisen täcker ett tillräckligt stort område i södra oceanen så att den kan "täcka" koldioxidutsläppet från det uppväxande vattnet, orsakar ytterligare en minskning av nivån i atmosfären med 10 ppm.

"Resultaten visar att södra havshavisen snabbt kan reagera på klimatkylningen, starkt förstärkande glacialcykler, "säger Karl Stein. Men mycket mer arbete måste göras innan det glaciala klimat-kolcykelpusslet är klart. "Vi vet fortfarande inte hur den initiala kylningen och minskningen av atmosfäriskt kol blir utlöst, men vi tror att det är relaterat till tillväxten av isplåtarna på norra halvklotet och motsvarande förändringar i havets salthalt, "förklarar Axel Timmermann.