För att förutsäga hur glaciärer kommer att reagera på klimatförändringar i framtiden, forskare måste först förstå hur de har reagerat tidigare. Ett team av forskare i Cosmogenic Nuclide Lab vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory har antagit utmaningen genom att studera glaciärrester runt om i världen, från Patagonien till Arktis.

En av de mest intressanta frågorna som teamet undersöker är om glaciärer på olika breddgrader och halvklot expanderar och drar sig tillbaka vid liknande tidpunkter, sa Mike Kaplan, en Lamont forskningsprofessor som arbetar i Cosmogenic Nuclide Lab. Innan mänsklig påverkan, Det finns starka indikationer på att klimatmönster som påverkar glaciärerna på södra halvklotet var i otakt med de i norr, sa Kaplan, och förstå varför skulle kunna bidra till att projicera effekterna av moderna klimatförändringar.

Rekonstruera det förflutna

Studerar glaciärreträtt som hände mer än 11, 000 år sedan kan vara knepigt.

Att göra så, teamet använder en metod som kallas kosmogen dejting. För att metoden ska fungera, forskare måste först identifiera en välbevarad massa av stenar eller sediment som lämnats efter av en krympande glaciär som kallas morän. Sedan, forskare flisar bort delar av stenblocken i moränen för att ta tillbaka till labbet, där de kan analyseras för förekomst av beryllium-10, en isotop som bildas av kosmiska strålar i jordens atmosfär.

Att räkna atomer av beryllium-10 på stenarnas yta hjälper forskare att avgöra exakt hur länge stenen var exponerad för atmosfären, eller hur länge sedan det var avslöjat av is. Detta hjälper till att skapa en tidslinje för glaciärer som expanderar och drar sig tillbaka, och slutligen, visar hur klimatet förändrades över tid. Under de senaste 10 åren, Forskare med Cosmogenic Nuclide Lab har använt kosmogen datering för att dokumentera spöken från glaciärer på mer än fem kontinenter, inklusive Europa, Sydamerika, Antarktis, Australien, och Nordamerika.

"Det mesta av vår kunskap om temperaturförändringar på jorden kommer från iskärnor i Antarktis och på Grönland, " sa klimatgeoforskaren Joerg Schaefer, som leder labbet. "Men de är båda i mycket extrema positioner - de är båda polära. Däremellan, det är verkligen svårt att hitta pålitlig, exakta termometrar, och bergsglaciärer fyller i princip den luckan."

Under de senaste åren, gruppen har kartlagt glaciala rester av Patagoniens inlandsis nära Magellansundet i södra Patagonien. Där, forskning ledd av doktoranden Carly Peltier visade bevis på att, under den senaste istiden, Magellan-isloben skulle ha nått en position mer än 65 kilometer längre österut än vad som tidigare rapporterats, tillhandahåller viktiga nya data för paleoklimatiska rekonstruktioner. Reträtten från denna maximala glaciärposition började långsamt med 25, 000 år sedan, med isen som fortsätter att stabiliseras upprepade gånger till cirka 18, 000 år sedan, som sedan följdes av snabb, irreversibel reträtt. Vid 16, 000 år sedan, Patagoniens inlandsis hade mer eller mindre försvunnit i sydligaste Sydamerika.

Med stöd från National Science Foundation, laget åkte senast tillbaka till Sydamerika i november 2019, denna gång för att studera och jämföra historiska glaciärers reträtt mer i den centrala Anderna under de senaste 11, 000 år. Tanken är att avgöra om glaciärer på olika breddgrader upplevde liknande expansioner och reträtter under samma tidsperiod. För den senaste studien, Kaplan och tre chilenska kollegor reste med häst i nästan två dagar för att prova en avlägsen plats i centrala Anderna. Där, de samlade in mer än 35 moränprover för att ta tillbaka till labbet, där de kommer att analysera sin kemiska sammansättning och jämföra dem med prover som labbgruppen har tagit över de senaste åren i södra Anderna i Chile. COVID-19 försenade analysen av de nyaste proverna på grund av stängningen och sedan gradvis återöppning av laboratorier i år, men Kaplan hoppas kunna börja snart.

"Med detta projekt, vi rör oss något norrut i Sydamerika för att se om samma mönster och förändringar som vi har sett under de senaste 10 eller 15 åren [av vår grupps forskning] fortsätter när du går norrut, ", sa Kaplan. "En av de saker vi försöker förstå är vad som orsakade glaciärens variabilitet i naturlig mening före mänskliga effekter på klimatsystemet."

Måla en bild av framtiden

Under de senaste decennierna, påverkan av mänsklig verksamhet på klimatförändringarna och i slutändan, glaciär reträtt, är obestridlig, enligt Kaplan och Schäfer. Aktiviteter som avskogning och förbränning av kol och andra fossila bränslen ledde till en ökning av koldioxid i atmosfären, där den kramar planeten som en halsduk, leder till en stadig ökning av globala temperaturer.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.