Platentektoniek zorgde voor afkoeling rond Antarctica tijdens wereldwijde overgang van “broeikas” naar “ijskast”
Nieuwe computermodellen die de oceaancirculatie van 34 miljoen jaar geleden simuleren, schijnen een nieuw licht op een 50 jaar oude vraag: hoe en waarom is de ijskap op Antarctica ontstaan? De computermodellen tonen aan dat de tektonische opening van zeestraten in de Zuidelijke Oceaan een fundamentele verandering van oceaanstromingen en hittetransport veroorzaakte. Dit zette een sterke afkoeling van Antarctica van 5 ° C in gang. De nieuwe studie, uitgevoerd door een internationaal team van onderzoekers, is vandaag gepubliceerd in Nature Communications.
Het nieuwe onderzoek onder leiding van dr. Isabel Sauermilch, onderzoeker aan de Universiteit Utrecht, toont aan dat het opengaan van zeestraten een grotere rol had in het vormen van de Arctische ijskap dan voorheen werd gedacht. De nieuwe oceaansimulaties, met hoge resolutie, laten zien dat een kleine verdieping in de zeewegen van enkele honderden meters leidde tot een dramatische afkoeling van het Antarctische kustwater. Samen met de afnemende concentratie koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer, speelde deze tektonische gebeurtenis een cruciale rol in de eerste ijstijd van Antarctica en in de overgang van de aarde naar een zogenaamde ijskastwereld.
De laatste landbruggen die Antarctica verbonden met de omringende continenten, Australië en Zuid-Amerika, braken ongeveer 34 miljoen jaar geleden op. Door deze tektonische gebeurtenis werd het poolcontinent voor het eerst geïsoleerd van andere landmassa's. Het leidde ook tot een grote reorganisatie van de oceaanstromingen in de Zuidelijke Oceaan. Er begon een koude, circumpolaire stroom te vloeien die warme sub-polaire zeestromingen verdreven, die voorheen warme oppervlaktewateren naar de Antarctische kust transporteerden. Tegelijkertijd begonnen ijskappen zich op Antarctica op te bouwen en onderging de aarde een van de meest fundamentele klimaatveranderingsgebeurtenissen: de overgang van warme broeikas- naar koude ijskastomstandigheden.
Platentektoniek als belangrijke klimaatdriver
De resultaten die in deze studie worden gepresenteerd, tonen het belang aan van plaattektonisch aangedreven processen in de klimaatgeschiedenis van het zuidpoolgebied. Het begrijpen van de klimaatgeschiedenis van Antarctica is cruciaal om klimaatmodellen te valideren die toekomstige klimaatomstandigheden voorspellen en om te begrijpen hoe het klimaat zich zou kunnen gedragen bij hogere atmosferische kooldioxide (CO2) -concentraties. Zonder begrip van de rol van tectonische processen op klimaatverandering kunnen we het klimaatverleden van de aarde niet goed gebruiken als analogie voor het klimaat van de toekomst.
Afbeelding 1 toont de oppervlaktetemperaturen rond Antarctica voor (links) en na (rechts) de opening van de zeewegen van de Zuidelijke Oceaan. De oceaansimulaties met hoge resolutie laten zien dat het eenvoudig verdiepen van beide toegangspoorten tot >600 m diepte een temperatuurdaling tot 5°C veroorzaakt.
Afbeelding 2 toont de evolutie van de Zuidelijke Oceaan gedurende de afgelopen 34 miljoen jaar (bronnen: Hochmuth et al., 2020; Paxman et al., 2019).
Publicatie
Sauermilch, I., Whittaker, J.M., Klocker, A. et al., 'Gateway-driven weakening of ocean gyres leads to Southern Ocean cooling', Nature Communications 12, 6465 (2021), 9 november 2021,