Förra månaden steg den genomsnittliga koncentrationen av atmosfärisk koldioxid (CO2) till nästan 418 delar per miljon, en nivå som inte setts på jorden på miljontals år. För att få en känsla av vad vår framtid kan komma att erbjuda, forskare har tittat på det djupa förflutna. Nu, ny forskning från University of Massachusetts Amherst, som kombinerar klimat, inlandsis och vegetationsmodellsimuleringar med en svit av olika klimat- och geologiska scenarier, öppnar det tydligaste fönstret hittills in i den antarktiska istäckets djupa historia och vad vår planetära framtid kan komma att innebära.

Den antarktiska inlandsisen har tilldragit sig det speciella intresset från forskarsamhället eftersom det är "en nyckel i jordens klimatsystem, påverkar allt från havscirkulationen till klimatet, säger Anna Ruth Halberstadt, en doktorand i geovetenskap och tidningens huvudförfattare, som nyligen dök upp i tidningen Earth and Planetary Science Letters . Dessutom, inlandsisen innehåller tillräckligt med fruset vatten för att höja nuvarande havsnivåer med 57 meter.

Än, det har varit svårt att exakt rekonstruera det midmiocena antarktiska klimatet. Forskare kan köra modeller, men utan geologiska data att kontrollera modellerna mot, det är svårt att välja vilken simulering som är korrekt. Omvänt, forskare kan extrapolera från geologiska data, men sådana datapunkter erbjuder bara lokala ögonblicksbilder, inte ett vidare klimatsammanhang. "Vi behöver både modeller och geologiska data för att veta något alls, " säger Halberstadt. Det finns en sista komplicerande faktor:geologi. Antarktis delas av de transantarktiska bergen, och varje tydlig bild av Antarktis djupa historia måste kunna förklara den långsamma upphöjningen av kontinentens bergskedja. "Utan att veta höjden, säger Halberstadt, "det är svårt att tolka det geologiska rekordet."

Halberstadt och hennes kollegor, inklusive forskare i både Nya Zeeland och Storbritannien, utarbetade ett unikt tillvägagångssätt där de kopplade en inlandsismodell med en klimatmodell, samtidigt som man simulerar de typer av vegetation som skulle växa under varje klimatmodellscenario. Teamet använde historiska geologiska datamängder som inkluderade sådana kända paleoklimatiska datapunkter som tidigare temperaturer, vegetation, och glacial närhet, för att jämföra sina modellerade klimat. Nästa, teamet använde sina benchmarkade modellkörningar för att dra slutsatser om vilka CO2- och tektoniska modellscenarier som uppfyllde de kända geologiska begränsningarna. Till sist, Halberstadt och hennes kollegor extrapolerade kontinentens glaciala förhållanden.

Forskningen, som fick stöd av NSF, rekonstruerade ett tjockt men förminskat inlandsis under de varmaste miljöförhållandena i mitten av miocen. I denna modell, även om marginalerna på Antarktis inlandsis hade dragit sig tillbaka betydligt, större nederbörd ledde till en förtjockning av inlandsisens inre områden. Teamets modellering tyder vidare på att is över Wilkes Basin-regionen i Antarktis har utvecklats under glaciala perioder och dragit sig tillbaka under mellanistiderna. Wilkesbassängen är den region som anses vara särskilt känslig för framtida uppvärmning och kan bidra till framtida höjning av havsnivån.

"Antarktis paleoklimat, säger Halberstadt, "är grundläggande för att förstå framtiden."