Forskningsfartyget Maria S. Merian lämnar hamnen i St. John's (Kanada). Som deltagare på Expedition MSM 39 (2014) fick Lars Max tillsammans med andra forskare provmaterialet för denna studie. Kredit:MARUM—Centrum för marina miljövetenskaper, universitetet i Bremen; D. Kieke
Extrema avkylningshändelser under den senaste istiden, kända som Heinrich-händelser i Nordatlanten, är ett bra exempel på hur lokala processer förändrar det globala klimatet. Även om effekterna av Heinrich-händelser på den globala glaciala miljön är väldokumenterade i den vetenskapliga litteraturen, är orsakerna fortfarande oklara. I en ny studie har forskare från Bremen, Kiel, Köln och São Paulo (Brasilien) nu visat att en ansamling av värme i det djupare Labradorhavet orsakade instabiliteter i Laurentide-isen, som täckte stora delar av Nordamerika på den tiden. Heinrich-händelserna utlöstes som ett resultat. Forskarna visade detta genom att rekonstruera tidigare temperaturer och salthalter i Nordatlanten. Deras resultat har nu publicerats i Nature Communications .
Heinrich-händelser – eller rättare sagt Heinrich-lager – är återkommande iögonfallande sedimentlager, vanligtvis 10 till 15 centimeter tjocka, med grova stenkomponenter som avbryter de annars finkorniga oceaniska avlagringarna i Nordatlanten. Upptäcktes och beskrevs för första gången på 1980-talet av geologen Hartmut Heinrich, och den amerikanska geokemisten Wally Broecker kallade dem senare officiellt Heinrich-lager, vilket har blivit en standardterm inom paleoceanografi.
Närvaron av Heinrich-lager har etablerats i hela Nordatlanten, från utanför Island, söderut till en linje som går från New York till Nordafrika. Sådana grova stenavfall kunde bara ha transporterats ett så långt avstånd från dess ursprungspunkt i Hudson Bay av isberg.
"Den faktiska betydelsen av dessa Heinrich-händelser ligger dock i det faktum att, tillsammans med smältfasen och utsläppet av isberg, infördes stora mängder sötvatten i Nordatlanten", säger Lars Max, paleoceanograf vid MARUM—Center för Marine Environmental Sciences vid universitetet i Bremen och första författare till studien. Som en del av deras arbete, omkonfigurerar han och hans medförfattare de inbördes förhållandena mellan Heinrich-lager, sötvattenförsörjning och förändringar i havscirkulationen. En tunn sötvattenlins som ligger ovanpå miljontals kubikkilometer vatten under Heinrich-händelserna anses för närvarande vara orsaken till störningen av Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), eller dess fullständiga avstängning, med djupgående regionala och globala klimatkonsekvenser. AMOC är bara ett segment av det globala transportbandet av havsströmmar som drivs av temperatur och salthalt och spelar en betydande roll i klimatsystemet.
Djuphavssedimentkärna med grovistransporterade litogena komponenter (Heinrich-skiktet). Kredit:Lars Max
"Ursprungligen ansågs störningen vara ett resultat av inre instabiliteter i själva inlandsisen. Vår studie ger dock bevis för att förändringar i havet hade en destabiliserande inverkan på inlandsisen på den nordamerikanska kontinenten", säger Lars Max. Studien av en sedimentkärna som erhållits av forskningsfartyget Maria S. Merian vid utloppet till Labradorhavet i Nordatlanten ger det första solida beviset på återkommande, massiva ansamlingar av havsvärme i de djupare lagren av den subpolära Nordatlanten. Detta underlättade smältningen av polarisarna underifrån.
"Med hjälp av spårelement och isotopanalytiska metoder kunde vi faktiskt rekonstruera temperatur- och salthaltsökningar på cirka 150 meters vattendjup som alltid systematiskt föregick Heinrich-händelserna i tid, och som motsvarade tider av en redan försvagad Atlanten. Meridional Overturning Circulation", förklarar Dirk Nürnberg från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research i Kiel, som är ansvarig för laboratorieanalyserna.
Detta tyder på att förändringar i havscirkulationen utlöste instabiliteten i inlandsisen. En kontinuerlig uppvärmning av havet på detta djup var avgörande för att destabilisera ishyllan underifrån, och ledde så småningom till det accelererade utgjutandet av isberg – Heinrich-händelserna.
Planktoniska mikrofossiler som arten Neogloboquadrina pachyderma sinistral bär på isotop geokemisk information som används för att utföra oceanografiska och klimatiska rekonstruktioner. Kredit:Antonov, Public domain, via Wikimedia Commons
Att förstå processerna från jordens historia gör det också möjligt för oss att bättre förutse förändringar som kan förväntas följa med den nuvarande globala uppvärmningen. "Om den vältande cirkulationen skulle försvagas i framtiden på grund av antropogena klimatförändringar", föreslår Christiano Chiessi vid universitetet i São Paulo, "så skulle vi förvänta oss en accelererad uppvärmning av den djupare subpolära Nordatlanten som kan negativt påverka både nuets stabilitet -dagars arktiska glaciärer och sötvattenbudgeten i Nordatlanten."
Den senaste utvärderingsrapporten från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2021) drar slutsatsen att med fortsatt uppvärmning av klimatet kan det ske en försvagning av den vältande cirkulationen i Atlanten inom detta århundrade. En intensifierad uppvärmning av den djupare subpolära Nordatlanten och snabbare avsmältning av de arktiska glaciärmassorna kan också få till följd att den globala havsnivåhöjningen ytterligare accelererar. Som Lars Max också påpekar kan vi dock förvänta oss att stabiliteten på inlandsisen i Antarktis kommer att spela en betydande roll under havsnivåhöjningens gång. Ytterligare studier behövs av avgörande betydelse för att bättre kunna förutsäga i vilken utsträckning den framtida inbromsningen av den vältande cirkulationen och eventuell uppvärmning av det djupare havet kan ha för den framtida stabiliteten för inlandsisen i Antarktis. + Utforska vidare
