Havet styrer istidens klima

I et banebrydende arbejde forklarer forskere fra DMI og Københavns Universitet årsagen til istidens voldsomme klimaskift, hvor temperaturen pludselig steg eller faldt med op mod 15°C over få årtier.

Klimaet under den seneste istid, der sluttede for 10.000-15.000 år siden, var i lange perioder ustabilt og præget af pludselige spring i temperatur på op mod 15°C over få årtier.

De pludselige klimaændringer satte vegetation og dyreliv under voldsomt pres, men der har hidtil manglet en samlet, videnskabelig forklaring på fænomenet.

"At forklare klimaændringerne under istiden kræver, at vi forstår samspillet mellem alle dele af systemet, herunder også de store iskapper over Nordamerika, Skandinavien og Sibirien", fortæller Steffen Malskær Olsen fra DMI's Center for Marin Forecasting.

Under kolde perioder - specielt lige før de længste varme perioder - sendte iskappen, som dækkede en stor del af Nordamerika, enorme mængder af isbjerge ud i Nordatlanten. Verdenshavet steg under disse hændelser med op til ti meter.

Pludselige klimaspring under seneste istid som de ser ud i de grønlandske iskerner. Episoder med voldsomme is-strømme fra den nordamerikanske iskappe er vist med blå bjælker. De falder alle bemærkelsesværdigt nok i kolde perioder. Iskernedata (grøn kurve) fra den amerikanske GISP2-iskerne. Datering af perioder med mange isbjerge (blå bjælker) fra van Kreveld et. al.

"Det er naturligvis en ekstrem situation, der umiddelbart hører istiden til", siger Steffen Olsen. Han har sammen med to kolleger fra Københavns Universitet - Gary Shaffer fra Niels Bohr Institutet og Christian Bjerrum fra Geologisk Institut - sammenholdt data fra is- og havkerner med computersimuleringer af istidens klima for at undersøge, hvordan de forskellige dele af klimasystemet spiller sammen under de hurtige klimaskift.

"Vi kan nu simulere vigtige dele af de voldsomme klimaskift i computeren og samtidig forstå, hvorfor de kræver en bestemt rækkefølge af hændelser", forklarer Steffen Olsen. "Forståelsen kommer ved nøje at sammenholde rækkefølgen og tidspunktet for begivenheder i data med modelresultater".

Årsagen til de enorme mængder isbjerge og istidens pludselige temperaturspring findes i Atlanterhavets cirkulation, som i teorien kan skifte meget hurtigt og med store klimatiske konsekvenser. Faktisk mener de danske forskere, at det i første række er havet og havstrømmene, som driver istidens pludselige klimasvingninger.

Teorien bygger på, at den havstrøm som vi nu kalder Den Nordatlantiske Strøm - der udspringer af Golfstrømmen - under istiden var langt mere ustabil end i dag.
"Vores modeller viser faktisk, at der selv med stabile iskapper sker pludselige spring i cirkulation og klima", siger Steffen Olsen.

Karakteristisk ved disse skift er, at klimaet over Nordatlanten varierer modsat temperaturen under havets overflade. Et forhold der ikke tidligere er blevet tillagt den store klimatiske betydning.

"Opvarmningen skyldes en ophobning af varme i de dybere vandlag i perioder, hvor vi populært siger, at 'Golfstrømmen' og den vigtige konvektion i Grønlandshavet er gået i stå", uddyber Steffen Olsen.

Men hvad har et varmt dybhav med kollaps af den nordamerikanske iskappe at gøre? Steffen Olsen forklarer:

"Vores modelstudier viser, at det varme havvand sandsynligvis smeltede den nordamerikanske iskappes kilometertykke is-tunge nedefra, der hvor den flød ud i Atlanten. Den centrale iskappe bliver ustabil, når istungen - der begrænser udstrømingen af is - forsvinder".

Teorien bygger på, at den nordamerikanske iskappe ved sin maksimale udbredelse var tæt på at være ustabil. Det gør den sårbar overfor en bortsmeltning af is-tungen netop under istidens kolde perioder, hvor havstrømmene er gået i stå og dybhavet er varmt.

Efter det delvise kollaps af iskappen er udstrømningen af isbjerge og koldt, fersk smeltevand minimal i en periode.
"Det giver optimale betingelser for at få konvektionen og havstrømmene i gang igen", siger Steffen Olsen. "Når det sker, så får vi en relativ lang, varm periode umiddelbart efter et kollaps i iskappen over Nordamerika og ringen er sluttet" (figur).

Oversigt over de forskellige hændelser i klimasystemet under istidens voldsomme klimaskift.

Teorien forklarer ifølge Steffen Olsen og hans kolleger fra Københavns Universitet for første gang alle de vigtigste forhold omkring hændelsesforløbet og strukturen af istidens klimavariabilitet.

"Den nye forklaring forstærker fokus på stabiliteten af havstrømmene i hele klimadebatten, men vi bør bemærke, at modellerne antyder, at cirkulationen grundlæggende er mere stabil i nutidens klima end under istiden", siger Steffen Olsen.

Han slutter dog med at understrege, at studiet afslører en række koblinger mellem dele af klimasystemet, der bør studeres i større detalje - eksempelvis ved at anvende mere avancerede computermodeller.

For flere oplysninger kontakt Steffen Malskær Olsen på 39 157 217.

Af Niels Hansen, nsh@dmi.dk
DMI, 24. maj 2005.

1. Olsen, S. M., G. Shaffer, and C. J. Bjerrum (2005), Ocean oxygen isotope constraints on mechanisms for millennial-scale climate variability, Paleoceanography, 20, PA1014, doi:10.1029/2004PA001063.
2. Shaffer, G., S. M.Olsen, and C. J. Bjerrum (2004), Ocean subsurface warming as a mechanism for coupling Dansgaard-Oeschger climate cycles and ice-rafting events, Geophys. Res. Lett., 31, L24202, doi:10.1029/2004GL020968.
3. van Kreveld et. al. (2000), Potential links between surging ice sheets, circulation changes, and the Dansgaard-Oeschger cycles in the Irminger Sea, 60-18 kyr. Paleoceanography, 15, p. 425-442.

Tilmeld dig DMI's ugentlige, elektroniske nyhedsbrev
Mobile vejrudsigter, farvandsudsigter og nyheder på mobil.dmi.dk
Vejrudsigter, varsler og radarbilleder som SMS og MMS
DMI's -nyheder