Circumpolar Deep Water upwelling and West Antarctic Ice Sheet stability

Prosjektet «Circumpolar Deep Water Upwelling and West Antarctic Ice Sheet Stability» (CIRCUMWAIS) ble gjennomført ved Institutt for geologi, Universitetet i Tromsø ? Norges arktiske universitet. Deltakerne fra UiT var prof. Tine Lander Rasmussen (prosjektleder), Dr. Patrycja Ewa Jernas og Dr. Matthias Forwick, samt forskere fra Alfred Wegener Institutt (Tyskland), British Antarctic Survey (Storbritannia) og Adam Mickiewicz Universitet (Polen). Formålet med prosjektet var å etablere proksier (indikatorer) for moderne miljøbetingelser langs en linje, som startet nær den Antarktiske innlandsisen ved Pine Island breen og som strekket seg til den midtre delen av den ytre kontinentalhylla i Amundsenhavsbukta (Amundsen Sea Embayment ? ASE). Den vest-Antarktiske innlandsisen (WAIS) er ansett til å være den mest ustabile delen av hele den Antarktiske innlandsisen. I og med at bunnen til mesteparten av denne delen av innlandsisen ligger under havnivået, er dens stabilitet av stor interesse. Dersom store deler av WAIS skulle kollapse ville dette føre til en betydelig økning i det globale havnivået. WAIS gjennomgår for tiden dramatiske massetap i Amundsenhavet. Innstrømning av sirkumpolært varmere dypvann (CDW) på kontinentalhylla i Amundsenhavet er ansett til å spille en nøkkelrolle til den hurtige smeltingen av innlandsisen. Havbunnsprøver fra 10 lokaliteter fra Amundsenhavsbukta har blitt analysert med fokus på å studere marine enkeltcellede dyr (foraminiferer) og avleiringenes egenskaper, og hvordan disse korrelerer med innstrømningen av CDW. I og med at ulike foraminiferarter krever spesifikke oseanografiske betingelser, f.eks. lav eller høy saltholdighet, spesifikke temperaturer eller bestemte nivåer av næringstilførsel, kan ulike ansamlinger av foraminiferarter brukes som indikatorer for f.eks. redusert eller økt innstrømning av CDW, samt påvirkningen av breer som ender i havet. I alt 75 ulike foraminiferarter har blitt identifisert i de analyserte prøvene. Den viktigste artskombinasjonen, Angulogerina earlandi/Bulimina aculeata, er assosiert med innstrømningen av varmt og saltholdig CDW på kontinentalhylla, samt generelt sterkere bunnstrøm (som indikert ved avleiringenes egenskaper) og høyere næringstilførsel i den midtre delen av den ytre kontinentalhylla. I motsetning til dette kan arten Nonionella bradyi bli brukt som en indikator for ferskere og kaldere vannmasser, som har sin opprinnelse i avrenning fra innlandsisen. Videre forekommer et forholdsvis høyt antall foraminiferer i større områder hvor sjøisen er brudd opp, dvs. i såkalte «polynya». En karakteristisk art, som forekommer i slike områder er Globocassidulina sp. I motsetning til dette, så er lavt antall foraminiferer, samt forekomsten av arten Astrononion echolsi, karakteristisk for tøffe betingelser i nærheten av isbreer. I og med at foraminiferskall kan bli bevart for tusenvis av år etter at organismen døde, danner kunnskapen fra dette studiet er et verdifullt bidrag for å kunne tolke avleiringer, som undersøkes for å rekonstruere fortidens miljøendringer i Amundsenhavet. Basert på forekomsten av fossile foraminiferer i 10 lengre kjerner (ca. 50 cm) langs samme linjen fra Pine Island Bay til den åpne kontinentalhylla i ASE er det mulig å rekonstruere endringer i innstrømningen av CDW i rom og tid, samt interaksjonen mellom innlandsisen og havet gjennom flere tusen år. Dette prosjektet var det første systematiske studium av levende bentiske foraminiferansamlinger fra Amundsenhavet. Pga. logistiske utfordringer, sammen med ekstreme værforhold (f.eks. fast sjøisdekke) er området lite undersøkt, til tross for sin store vitenskapelige betydning. Derfor vil resultatene fra dette studiet kunne brukes innen flere forskningsfelt, som f.eks. Antarktisk økologi, paleooseanografi og rekonstruksjon av isaktivitet i fortiden. Resultatene fra dette studiet ble presentert til det internasjonale forskersamfunnet på vitenskapelige konferanser i Norge, Italia, Østerrike, Polen og New Zealand. De vil videre bli publisert i artikler i fagfellevurderte tidsskrift, som f.eks. fokuserer på levende foraminferfordeling i Amundsenhavet, samt utviklingen av fortidens miljø i Amundsenhavet gjennom de siste ca. 8000 år.

The project aims to increase the understanding of the flow of warm Circumpolar Deep Water (CDW) onto the shelf of the Amundsen Sea Embayment (ASE), and its impact on sub-glacial melting and the stability of ice streams draining the West Antarctic Ice Shee t (WAIS). As the WAIS is mostly grounded below sea level, its stability is of great concern because its break-up can result in a collapse of large parts of the WAIS and consequently contributes to a significant global sea-level rise. In our project we wan t to focus on the most dynamic sector of the WAIS, the Pine Island Glacier, located in the Amundsen Sea Embayment. The Pine Island Glacier is characterised by high-velocity flow, fast thinning and grounding line retreat. Those processes are particularly i ntensified by the inflow of warm CDW. The future evolution of PIG and its potential instability may be classified as a sea level tipping point, when considering the theoretical possibility of widespread ice-sheet collapse triggered by the ongoing climate change. Marine proxies (based on foraminifera, sediment properties and oceanographic data) reflecting the present conditions will be established and applied on sediment records in order to reconstruct spatial and temporal variations of CDW upwelling and P ine Island Glacier - ocean interactions in the ASE since the Last Glacial maximum, i.e. during the past c. 23,000 years. The project emerged from the ongoing collaboration between scientists from the University of Tromsø (Norway), the Alfred Wegener Insti tute for Polar and Marine Research (Germany) and British Antarctic Survey (United Kingdom). It will be based on the analyses of marine sediment samples collected during earlier international marine research expeditions that several of the project partners participated in.