Mot bakgrund av en snabbt värmande planet blir behovet av att bättre förstå naturen och de långsiktiga effekterna av positiva klimatåterkopplingsslingor – processer som accelererar effekterna av uppvärmningen – kritiskt viktigt.

Ett sätt att bedöma rollen och effekten av klimatåterkopplingsprocesser är att använda modelleringsstudier för att se in i den troliga framtiden baserat på vad vi vet nu. Klimatprojektionsmodeller är till exempel verktygen bakom tröskeln för global uppvärmning på 1,5°C som antagits av den mellanstatliga panelen för klimatförändringar.

Alternativt kan du titta in i det förflutna för att se vad som hände vid en tidpunkt då jorden var upp till 1-1,5°C varmare än idag. Det är vad UC Santa Barbaras Syee Weldeab gjorde i en artikel publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences . Professorn i paleoklimatologi hittade återkopplingsprocesser som har angående konsekvenser för vår moderna, pågående uppvärmning.

För att få ett paleoklimatperspektiv på den globala uppvärmningen, gick Weldeab och hans kollegor tillbaka för cirka 128 000 till 125 000 år sedan till toppen av den Eemiska varma episoden. Haven var upp till 1-1,5°C varmare än under holocen (vår nuvarande geologiska epok). Författarna undersökte marina sediment från den tropiska Atlanten och fann exceptionellt kraftig uppvärmning av den mellanliggande vattenpelaren under ett kort intervall inom den Eemiska varma episoden.

"Anmärkningsvärt nog kunde ett avsevärt minskat inlandsis på Grönland producera tillräckligt med smältvatten för att störa den täthetsdrivna cirkulationen i Atlanten," sa Weldeab. "Detta bidrog avsevärt till den stora uppvärmningen av de mellanliggande vatten som vi rekonstruerade."

Vanligtvis färdas varmt, salt vatten norrut från tropikerna längs havets yta och svalnar när det når norra mitten och höga breddgrader. Vid denna tidpunkt faller det nu kallare, tätare vattnet till djuphavet och reser tillbaka ner mot tropikerna. Detta samspel av densitetsskillnader resulterar i de strömmar som vi är bekanta med idag.

"Vad som händer när du lägger en stor mängd sötvatten i Nordatlanten är i grunden att det stör havscirkulationen och minskar advektionen av kallt vatten till det mellanliggande djupet av den tropiska Atlanten, och som ett resultat värmer vattnet på detta djup." sa han.

Medan tidigare studier har diskuterat störningen som smältvatten orsakade av strömmar och temperaturer på mellanliggande djup, avslöjar den nya uppsatsen att denna uppvärmning var "större än man tidigare trott."

"Vi visar en hittills odokumenterad och anmärkningsvärt stor uppvärmning av vatten på mellanliggande djup, som uppvisar en temperaturökning på 6,7°C från det genomsnittliga bakgrundsvärdet," sa Weldeab.

Denna exceptionellt starka uppvärmning får allvarliga konsekvenser, eftersom det varma vattnet träffar marint sediment som innehåller rikligt med metanhydrater – en blandning av fruset vatten och metan. Dessa avlagringar ligger inte långt under havsbottens yta.

Weldeab förklarade att vid högt tryck och låga temperaturer värmer införandet av ovanligt varmt vatten upp havsbottensedimentet, och de isinkapslade gaserna börjar lösas upp och frigör metan. Weldeab och kollegor använde kolisotoper (13C/12C) i skalen på mikroorganismer för att avslöja fingeravtrycket av metanfrisättning och metanoxidation över vattenpelaren.

"Detta är en av flera förstärkande klimatåterkopplingsprocesser där ett värmande klimat orsakade accelererad istäckssmältning", sa han. "Smältvattnet försvagade havscirkulationen, och som en konsekvens värmdes vattnet på mellandjupet avsevärt, vilket ledde till destabilisering av grunda metanhydrater under ytan och frigöring av metan, en potent växthusgas."

Det är inte säkert känt om denna återkopplingscykel kommer att spela ut i den nuvarande omgången av global uppvärmning, även om antropogen aktivitet har skapat en högre uppvärmningshastighet än den som inträffade under Eemian-perioden. Dessa fynd, enligt forskarna, "dokumenterar och kopplar samman en sekvens av klimathändelser och klimatiska återkopplingsprocesser associerade med och utlösta av den näst sista toppklimatuppvärmningen som kan fungera som en paleo-analog för modern pågående uppvärmning."

"Paleoperspektiv är ett användbart tillvägagångssätt för att hjälpa oss att bedöma vad som kan komma," sa Weldeab. "Det behöver inte hända exakt som vi hittade; varje situation är annorlunda, men det ger dig en riktning vart du ska leta." + Utforska vidare

Djup havsuppvärmning när klimatet förändras