Havsisen på södra halvklotet är extremt varierande, från sommar till vinter och från millennium till millennium, enligt en studie ledd av University of Maine. Övergripande, havsisen har varit på uppgång i cirka 10, 000 år, men med några undantag från denna trend.

Dominic Winski, en forskarassistent vid UMaine Climate Change Institute, ledde ett projekt som avslöjade ny information om årtusenden av havsis variabilitet, särskilt över årstider, på södra halvklotet genom att undersöka kemin hos en 54, 000 år gammal sydpols iskärna.

Södra oceanen upplever den största säsongsmässiga skillnaden i havsis täckning i världen, med Antarktis omgivet av 18,5 miljoner kvadratkilometer havsis på vintern och endast 3,1 miljoner kvadratkilometer av det på sommaren. Enligt forskare, denna säsongsbetonade skillnad i havsis har en betydande inverkan på det regionala och globala klimatet, Ändå visste forskare i åratal relativt lite om graden av havsisvariation på södra halvklotet före 1979.

När ett team av forskare nyligen hämtade den djupaste och äldsta iskärnan från Sydpolen och analyserade den, Winski såg en möjlighet att lära sig mer om säsongsbetonade och övergripande förändringar i havsisen på södra halvklotet under hela holocen-de senaste 11, 400 år. CCI:s forskningsassistent och hans kollegor bestämde sig för att undersöka kemin i iskärnan, särskilt dess havssaltkoncentrationer, för att lära dig mer om variabiliteten av havsis i regionen.

Karl Kreutz, en UMaine professor i jord- och klimatvetenskap, och forskare från Dartmouth College, South Dakota State University, University of Washington och University of Colorado Boulder deltog i projektet. Geofysiska forskningsbrev publicerade tidningen som beskriver sina resultat.

Teamet utnyttjade de enorma säsongsvariationerna i klimatet i södra oceanen för att skapa ett havsisrekord som visar tydliga sommar- och vintervariationer. De kombinerade denna information med en toppmodern atmosfärisk kemimodell för att koppla iskärnens mätningar med havsisvariabilitet. Resultatet är en detaljerad registrering av havsisen i södra oceanen som avslöjar stora fluktuationer, speciellt på vintertid havsis.

Saltnivåer i kärnan, som är känsliga för havsisförändringar, ökat under de senaste 11, 400 år, särskilt under de senaste 8, 000-10, 000 år, korrelerar med en tillväxt i istäcke. Koncentrationer av havssalt på vintern, som härstammar främst från salt snö ovanpå havsisen, specifikt ökat under årtusenden, demonstrerar ett övergripande uppsving i vinterhavsis. Detta mönster ses på andra ställen i Antarktis, vilket fick forskargruppen att anta en ökning av havsisen i hela Antarktis under denna period.

"Ett av de viktigaste och mest utmanande målen inom vårt område är att producera detaljerade rekonstruktioner av havsisens variation", säger Winski. "Den exceptionella detaljen i sydpolens iskärna i kombination med resultat från vårt modelleringsteam ger oss en kraftfull datauppsättning för att förstå Antarktis havsis."

Winski och Kreutz hjälpte till att hämta 54:an, 000 år gammal iskärna som de använde för sin senaste studie under två expeditioner mellan 2014 och 2016.

Projektet, kallad SPICEcore (South Pole Ice Core), involverade forskare från 18 institutioner som alla hade som mål att skapa ett arkiv över klimatförhållandena i östra Antarktis under de senaste 54, 000 år, inklusive förändringar i atmosfärisk kemi, klimat och biogeokemi.

"Sydpolens iskärna (SPICEcore) är det mest exakt daterade klimatrekordet i denna region av Antarktis. Vi har lagt ner en enorm ansträngning för att samla in individuella kemiprover för varje centimeter is, " säger Winski. "Totalt, vi var tvungna att analysera kemin hos över 100, 000 flaskor med smält is, men ansträngningen gav resultat eftersom vi nu har den sällsynta möjligheten att undersöka säsongsmässiga förändringar i den antarktiska miljön i över 10, 000 år."

Medan det södra halvklotet upplevde en total ökning av istäcket under hela holocen, forskare identifierade en abrupt minskning av havssaltkoncentrationerna i iskärnan som går tillbaka till mellan 5, 000 och 6, 000 år sedan. Enligt teamet, minskningen av saltnivåerna indikerar en minskning av istäcket specifikt för Sydatlanten vid den tiden, ett fynd som bekräftas av tidigare forskning.

Istäcke i Nordatlanten, omvänt, var mer omfattande under den perioden, vilket forskare hävdar indikerar "en sammankopplad och motsatt havsissignal i norra och södra Atlanten troligen på grund av förändrad havscirkulation." Detta mönster av motsatta nord- och sydatlantiska klimat är välkänt under plötsliga klimatförändringar från kallare tider djupt i det förflutna. Resultaten av denna studie kan vara en antydan om att samma processer fortfarande kan vara relevanta under moderna förhållanden.

Att ta hänsyn till säsongsvariationer när man studerar förändringar i havsis över tiotusentals år hjälper forskare inte bara att noggrant beskriva tidigare antarktiska klimat, men också att förstå de mekanismer och processer som driver klimatförändringarna.

"Enorma förändringar i havsisen kan ske mycket snabbt, " Winski säger, "som leder till konsekvenser för klimatet över hela världen. Vi förstår fortfarande inte helt vilka krafter som påverkar havsisens variation, Det är därför detaljerad klimatinformation från det förflutna är absolut kritisk."