En stor armada kom in i Nordatlanten, uppskjuten från Nordamerikas kalla stränder. Men snarare än att skeppa iväg till krig, var den här styrkan en flotta av isberg, och förödelsen den åstadkom var på själva havsströmmen.
Denna scen beskriver en Heinrich-händelse, eller en period av snabba isbergsutsläpp från Laurentide-isen under det sista glaciala maximumet. Dessa episoder försvagade kraftigt systemet av havsströmmar som cirkulerar vatten i Atlanten. Atlantic Meridional Overturning Circulation, eller förkortat AMOC, för varmt ytvatten norrut och kallt djupvatten söderut. Detta oceaniska transportband är en viktig komponent i det globala klimatsystemet, som påverkar marina ekosystem, vädermönster och temperaturer.
Det betraktas också som ett potentiellt tippande element i jordens klimat, vilket innebär att en liten störning kan driva systemet till en punkt utan återvändo.
"Det är därför många människor är oroliga för en potentiell kollaps av AMOC", säger Yuxin Zhou, en postdoktor vid UC Santa Barbaras institution för geovetenskap. En försvagad AMOC skulle få en global inverkan, sänka temperaturen på norra halvklotet och höja dem i söder. Vi skulle se dramatisk avkylning i västra Europa och östra Nordamerika, och förändringar i det tropiska regnbältet som påverkar Amazonas och centrala Afrika.
Zhou jämförde mängden isberg som kommer från Grönlands inlandsis med isflöde under Heinrich Events, förra gången AMOC kollapsade. Han fann att när Grönlands inlandsis drar sig tillbaka in i landet, kommer dess kalvning av isbergen sannolikt inte att fortsätta tillräckligt länge för att helt spåra ur Atlantens cirkulation. Som sagt, ökad sötvattenavrinning och fortsatt global uppvärmning förblir hot mot cirkulationens stabilitet.
Resultaten visas i tidskriften Science .
"Jag tror att människor ibland är så förtvivlade över klimatets framtid att de bara ger upp", sa Zhou. "Denna studie säger att det fortfarande finns hopp, och vi bör agera med det i åtanke."
Nordatlanten är AMOC:s fäste. Det är här ytvattnet kyler och sjunker till djuphavet och driver detta marina transportband, som är en del av det globala strömsystemet. Att tillföra kallt sötvatten till Nordatlanten kan störa denna process, ett skrämmande perspektiv för det mänskliga samhället.
Forskare har ett antal sätt att förutsäga hur AMOC kommer att utvecklas i framtiden, inklusive moderna observationer, statistiska analyser och beräkningsmodeller. Men havet är stort och komplext, vilket gör det svårt att fånga många av dess nyanser i studier.
Zhou gick tillbaka i historien för att studera den senaste perioden då AMOC var kraftigt försvagad - från 68 000 till 16 000 år sedan, under den senaste istiden. Under kallare perioder finns det mer vatten instängt i inlandsisar, vilket skapar en reservoar för att snabbt spola havet med sötvatten i form av isberg eller avrinning. Forskare kallade dessa episoder för Heinrich Events när de kom från Laurentide-isen.
"Idag finns det inte. Men det brukade täcka norra Nordamerika och var kilometer tjockt i New York City," sa Zhou.
Att jämföra dessa Heinrich-händelser med nuvarande smältning på Grönland gjorde det möjligt för Zhou att förutsäga hur nuvarande trender kan förändra AMOC i framtiden. Isberg för ut större sediment till havet än vatten eller vind, en signatur som geologen Hartmut Heinrich märkte i havsbottens kärnor i Nordatlanten.
För att uppskatta hur mycket is varje Heinrich Event släppte, analyserade Yuxin mängden torium-230 som finns i dessa sediment. Detta radioaktiva element bildas från sönderfallet av naturligt förekommande uran i havsvatten. Till skillnad från uran löser sig torium inte bra i vatten, så det fälls ut på partiklar i vattenpelaren. Eftersom torium-230 produceras i en jämn hastighet, späder mer sedimentflöde ut dess koncentration. Arbeta omvänt:Mindre torium betyder att mer sediment regnar ner, bärs av fler isberg.
Även om denna teknik har använts tidigare, är Zhou den första att jämföra smälthastigheten för isberg under Heinrich Events med nuvarande trender och prognoser för Grönlands inlandsis. Zhou upptäckte att Grönlands förutspådda isutflöde är i nivå med en Heinrich Event i mellanklassen. Och vad är effekterna av ett Heinrich Event i mellanklassen?
"Dramatisk", svarade Zhou. "Det kan vara dåligt."
"Detta är överraskande, och folk borde vara oroliga. Men - och det här är ett stort "men" - under Heinrich Events var AMOC redan måttligt försvagat innan alla isberg kom in", sa han. "Däremot är cirkulationen väldigt kraftig just nu." Denna skillnad i initialtillstånd är orsak till viss lättnad.
Heinrich Events varade också i tiotals till hundratals år. Däremot började den industriella revolutionen först i slutet av 1700-talet, med koldioxidutsläpp som ökade mycket senare. "Det är möjligt att vi helt enkelt inte har skruvat ihop tillräckligt länge för att det verkligen ska störa AMOC", anmärkte Zhou.
Det finns en annan nyans i historien. All smältning har inte samma effekt på den atlantiska cirkulationen. Sötvatten som släpps ut som isberg har en mycket större inverkan på AMOC än avrinning, som släpps ut efter smältning på land. Isberg kan kyla det omgivande havsvattnet, vilket gör att det fryser till havsis. Ironiskt nog fungerar detta islager som en filt som håller havsytan varm och förhindrar den från att störta ner till djupet och driva den atlantiska cirkulationen. Dessutom färdas isberg mycket längre ut i havet än avrinning och levererar sötvatten till de regioner där denna djupvattenbildning sker.
Forskare på den mellanstatliga panelen för klimatförändringar förutspår att AMOC kommer att försvagas måttligt under 2000-talet, en trend som liknar effekterna av en Heinrich-händelse. Grönlands isutsläpp förväntas dock minska vid den tiden när dess inlandsis smälter. Detta kommer att få dess glaciärer att dra sig tillbaka in i landet, vilket innebär att de smälter på land och släpper ut sötvattenavrinning snarare än isberg.
"Detta utgör en dragkamp mellan dessa två faktorer:det mer störande men minskande isutsläppet och det mindre effektiva men accelererande avrinning," förklarade Zhou. "Det kommer att bli en tävling, och samspelet mellan de två kommer att avgöra framtiden för AMOC."
Zhou hoppas kunna studera de faktorer som orsakade Heinrich Events i framtiden. Vissa undersökningar tyder på att varje episod föregicks av isutsläpp i Stilla havet från den mindre Cordilleran-isen. Även om detta inlandsis inte har lämnat några rester, tror Zhou att studera dessa Siku-händelser, som de senare är kända, kan ge mer insikt i den globala havscirkulationen.
Han är också intresserad av sedimenten runt Antarktis. Medan Grönlands läge gör att det dominerar AMOC, är det södra inlandsisen mycket större, vilket innebär att det kan ha ett större inflytande på den globala havsnivån och salthalten. Vidare är det västantarktiska istäcket marinbaserat, vilket gör det mer mottagligt för en återkopplingsslinga som kan inducera skenande smältning. Zhou tror att tillämpning av metoderna i denna studie på de antarktiska inlandsisarna kan ge en bättre förståelse för deras framtida utveckling och effekter.
"Vi har mycket oro för hur snabbt klimatförändringarna sker och hur dramatiska förändringarna kan bli", sa Zhou. "Men det här är en bra klimatnyhet som förhoppningsvis kommer att avskräcka människor från klimatdomism och ge människor hopp, för vi behöver hopp för att bekämpa klimatkrisen."
Mer information: Yuxin Zhou m.fl., Heinrichs händelse av isutsläpp och ödet för Atlantic Meridional Overturning Circulation, Science (2024). DOI:10.1126/science.adh8369.
Journalinformation: Vetenskap
Tillhandahålls av University of California - Santa Barbara
