Når niveauerne af drivhusgas kuldioxid stiger og opvarmer kloden, vil Antarktis is blive mere sårbar over for cyklusser i astronomisk skala, især er vores planets hældning, når den snurrer rundt om sin akse.
Ny forskning konstaterer, at Antarktisens isark over 30 millioner år af historien reagerede stærkest på vinklen på Jordens hældning på dens akse, når isen strækker sig ud i verdenshavene og interagerer med strømme, der kan bringe varmt vand ved at springe ved deres marginer og føre til øget smeltning. Virkningen af hældningen toppede, når kuldioxidniveauer svarede til, hvad forskerne forudsiger for det næste århundrede, hvis mennesker ikke får emissioner under kontrol.
Efterhånden som kuldioxidniveauer skubber forbi 400 dele pr. Million, vil klimaet blive mere følsomt over for Jordens hældning eller skråhed, rapporterede forskere 14. januar i tidsskriftet Nature Geoscience.
"Virkelig kritisk er mængden af kuldioxid i atmosfæren," sagde studiemedforfatter Stephen Meyers, en paleoclimatologist ved University of Wisconsin, Madison.
Et scenarie med høj kuldioxid og høj hældningsvinkel kunne være særlig ødelæggende for den miltykke tykke is, der dækker Antarktis.
Genopbygning af fortiden
I løbet af omkring 40.000 år vipper Jordens akse frem og tilbage "som en gyngestol," sagde Meyers. I øjeblikket er denne skråhed omkring 23,4 grader, men den kan være så lidt som 22,1 grader eller så meget som 24,5 grader.
Vippningen betyder noget for hvornår og hvor sollys rammer kloden og kan således påvirke klimaet.
For at rekonstruere en historie om, hvordan Antarktis is har reageret på denne vippet, brugte Meyers og hans medforfattere et par kilder til information om jordens klimafortid. En kilde var calciumcarbonat fra havbunden, efterladt af encellede organismer kaldet benthic foraminifera. Disse organismer udskiller et kalciumkarbonatskal omkring sig selv og låser fast i en global, kontinuerlig registrering af havets og atmosfærens kemi.
Sedimentoptegnelser fra lige omkring Antarktis gav en anden kilde til klimahistorie - en specialitet af studien medforfatter og paleoclimatolog Richard Levy fra GNS Science og Victoria University of Wellington i New Zealand. Disse sedimenter, der bores fra havbunden i lange, søjleformede kerner, holder også en fortegnelse over fortiden. En gletsjer dumper for eksempel en markant blanding af mudder, sand og grus, hvor den sidder. Disse kerner giver et meget detaljeret billede af hvor islagene engang var, sagde Meyers, men der er huller i registret.
Iscykler
Med data fra begge kilder sammensatte forskerne en historie om Antarktis fra 34 millioner til 5 millioner år siden. De første store isarker på Antarktis dannede sig for 34 millioner år siden, sagde Levy, og året rundt blev havis normen kun for 3 millioner år siden, da kuldioxidniveauerne faldt under 400 dele pr. Million.
Fra omkring 34 millioner år siden til ca. 25 millioner år siden var kuldioxid meget høj (600 til 800 ppm), og det meste af Antarktis is var landbaseret og ikke i kontakt med havet. Kontinentets isfremgang og tilbagetog var relativt ufølsomme over for planetens hældning på dette tidspunkt, fandt forskerne. Mellem ca. 24,5 millioner og ca. 14 millioner år siden faldt atmosfærisk kuldioxid til mellem 400 og 600 ppm. Isark gik oftere frem i havet, men der var ikke meget flydende havis. På dette tidspunkt blev planeten temmelig følsom over for hældningen af Jordens akse.
For mellem 13 millioner og 5 millioner år siden faldt kuldioxidniveauerne igen ned til 200 ppm. Flydende havis blev mere fremtrædende og dannede en skorpe over åbent hav om vinteren og blev kun tyndere om sommeren. Følsomheden over for Jordens hældning faldt.
Det er ikke helt klart, hvorfor denne ændring i følsomhed over for skråhed forekommer, fortalte Levy til Live Science, men grunden ser ud til at involvere kontakten mellem isen og havet. På tider med høj hældning bliver de polære områder varme, og temperaturforskellene mellem ækvator og polerne bliver mindre ekstreme. Dette ændrer igen vind- og strømmønstre - som i vid udstrækning er drevet af denne temperaturforskel - øger i sidste ende strømmen af varmt havvand til Antarktisens kant.
Når is hovedsageligt er landbaseret, berører denne strøm ikke isen. Men når isarkene er jordet mod havbunden, i kontakt med strømme, betyder strømmen af varmt vand meget. Flydende havis ser ud til at blokere noget af strømmen, hvilket reducerer islagets tendens til at smelte. Men når kuldioxidniveauerne er høje nok til at flydende havis smelter, er der intet, der forhindrer de varme strømme. Det er, når Jordens hældning ser ud til at spille mest, som det skete for mellem 24,5 og 14 millioner år siden.
Denne historie staver besvær for Antarktis fremtid. I 2016 sprang niveauet af kuldioxid i Jordens atmosfære permanent ud over 400 ppm. Sidste gang i Jordens geologiske historie, hvor kuldioxid var så høj, var der ingen året rundt havis i Antarktis, sagde Levy. Hvis emissionerne fortsætter som de er, vil havisen smuldre, sagde Levy, "og vi vil hoppe tilbage til en verden, der ikke har eksisteret i millioner af år."
"Antarktis sårbare havbaserede isark vil mærke virkningen af vores nuværende relativt høje hældning, og havopvarmningen ved Antarktis margener vil blive forstærket," sagde han.
Mandag (14. januar) rapporterede en anden gruppe forskere, at antallet af smelter i Antarktis allerede er seks gange hurtigere, end det var for et par årtier siden. Forskerne fandt, at kontinentet mistede omkring 40 gigat is om året mellem 1979 og 1990. Mellem 2009 og 2017 mistede det i gennemsnit 252 gigat is om året.
Forskerne undersøger nu de små variationer i følsomhed over for Jordens hældning, der forekommer på tværs af de tre brede mønstre, de fandt, men hovedbudskabet er allerede klart, sagde Levy.
”Antarktis havis er helt klart vigtig,” sagde han. "Vi er nødt til at skubbe på og finde ud af måder, hvorpå vi kan nå emissionsmål."
