Een nieuwe studie toont aan dat de enorme Antarctische ijskap de manier waarop deze reageerde op de klimaatverandering op aarde fundamenteel veranderde en aanzienlijk gevoeliger werd nadat deze ongeveer 1 miljoen jaar geleden een verborgen klimaatdrempel overschreed. Het onderzoeksteam wees erop dat deze ontdekking de evolutie van de Antarctische ijskap in de geologische geschiedenis helpt verklaren en ook een nieuwe referentie kan bieden voor toekomstige voorspellingen van de zeespiegelstijging.
Antarctica bevat momenteel de grootste hoeveelheid ijs op aarde en is uiterst cruciaal voor het reguleren van de mondiale zeespiegel. Ongeveer 1 miljoen jaar geleden onderging het klimaat op aarde een significante overgang naar de zogenaamde ‘Mid-Pleistocene Transitie’, waarin ijstijden langer, kouder en intenser begonnen te worden.
Hoewel de wetenschappelijke gemeenschap deze verandering al lang heeft opgemerkt, is het lange tijd moeilijk geweest om nauwkeurig te bepalen hoe de Antarctische ijskap reageerde op de klimaatverandering vanwege de beperkte oude temperatuur- en neerslaggegevens.
Om dit probleem op te lossen, gebruikten de onderzoekers een nieuw ontwikkeld paleoklimaatsimulatiemodel van het Center for Climate Physics van het Korea Institute of Basic Sciences, dat de mondiale klimaatomstandigheden van de afgelopen 3 miljoen jaar kan reconstrueren.
Het onderzoeksteam voerde vervolgens de gesimuleerde temperatuur- en neerslaggegevens in het door Penn State University ontwikkelde ijskap-ijsplaatmodel in om veranderingen in de dikte, stroming en temperatuur van de ijskap op Antarctica en het noordelijk halfrond te volgen, terwijl het gedrag van drijvende ijsplaten in gebieden zoals de Ross Sea en Weddell Sea werd gesimuleerd.
Aangedreven door Zuid-Korea's meest geavanceerde basiswetenschappelijke supercomputer, schetst het model een samenhangend beeld van de fysieke mechanismen van hoe 's werelds grootste ijskappen evolueren in een veranderend klimaat.
De resultaten laten zien dat de Antarctische ijskap na de overgang in het midden van het Pleistoceen een duidelijke dynamische toestand bereikte. De onderzoekers identificeerden een belangrijke koolstofdioxidedrempel, ongeveer 240 delen per miljoen; wanneer de atmosferische CO2-concentraties onder dit niveau dalen, neemt de gevoeligheid van de Antarctische ijsmassa voor veranderingen in de oceaan- en atmosferische temperaturen aanzienlijk toe, en ondergaat de ijskap ook meer dramatische schommelingen.
Kyung-Sook Yun, de eerste auteur van het artikel en onderzoeker bij het Center for Climate Physics van het Korea Institute of Basic Sciences, zei dat na de transformatie de reactie van de Antarctische ijskap op klimaatforcering aanzienlijk was verbeterd, wat aantoont dat het ijskapsysteem niet langzaam en lineair evolueert, maar gevoeliger wordt voor externe invloeden na het overschrijden van een bepaald kritisch punt.
De simulaties laten ook zien dat een combinatie van factoren het voor de Antarctische ijskap gemakkelijker maakte om zich na ongeveer 1 miljoen jaar geleden uit te breiden. Eén daarvan is dat de oceaantemperaturen tijdens de ijstijd lager waren, waardoor het smelten van delen van de bodem van het ijs onder zeeniveau verzwakte. De andere is dat het mondiale zeeniveau ongeveer 50 tot 100 meter lager is dan nu. Het lagere zeeniveau vermindert de druk op het gesteente onder de Antarctische ijsplaat. Na verloop van tijd stijgt het gesteente langzaam, wat op zijn beurt een verdere verdikking van het ijs in kustgebieden bevordert.
De onderzoekers geloven dat deze mechanismen samen de grotere en duurzamere Antarctische ijskap vormden tijdens latere glaciale cycli.
De auteurs waarschuwen ook dat de bevindingen betekenen dat de reactie van Antarctica op de klimaatverandering wellicht moeilijker te voorspellen is dan eerder werd gedacht. Co-auteur Axel Timmermann, directeur van het Center for Climate Physics van het Korea Institute of Basic Sciences, wees erop dat de Antarctische ijskap mogelijk gevoeliger is voor externe krachten dan eerder werd verwacht, wat ook een belangrijke vraag oproept: hoe deze in de toekomst zal veranderen in de context van de opwarming van de aarde.
Het onderzoeksteam benadrukte dat ijskappen niet altijd op een soepele en geleidelijke manier reageren op veranderingen in het milieu. Ze kunnen hun gedragspatronen plotseling veranderen nadat ze een drempel hebben overschreden en hun gevoeligheid voor externe invloeden aanzienlijk veranderen. Begrijpen wanneer en waarom deze transities plaatsvinden is van cruciaal belang voor het verbeteren van de nauwkeurigheid van voorspellingen van de toekomstige zeespiegelstijging.