Ocean Controls on high-latitude Climate sensitivity - a Pliocene case study

Varmt klima - nå og før Vi lever i en tid da menneskeskapte klimaendringer er ett av de viktigste temaene samfunnet må forholde seg til. Det er stor enighet blant forskere i at vi endrer klima utover det som er naturlig, endringer som manifesterer seg for eksempel i stadig varmere globalt temperaturer, og en forsterket oppvarming på høys breddegrader, redusert isdekke i Polhavet og høyere havnivå. Det er også stor enighet blant forskere om at det har vært varmt før. At det har vært varmt før betyr ikke at vi ikke skal være bekymret for de endringene som skjer nå. Det er mange grunner til at tidligere varmeperioder ikke kan sammenlignes direkte med det som skjer nå. Ett aspekt er at den økningen i atmosfærisk karbondioksid som har skjedd siden den industrielle revolusjonen er hurtigere enn noe vi kjenner fra geologisk tid. Når en studerer tidligere varme perioder får man informasjon om langtidseffektene av og ett klima i likevekt med for eksempel ett høyt atmosfærisk karbondioksid nivå over tid. Den siste geologiske tidsperioden da det atmosfæriske karbondioksid innholdet var på samme nivå som det vi måler i dag var i Pliocen (5.3-2.6 millioner år siden). Ved å studere denne tidsperioden kan vi forstå hvordan forholdene kan være i våre nærområder under ett varmt klimaregime. I prosjektet "OCCP: Ocean Controls on high-latitude Climate sensitivity - a Pliocene case study" har vi studert hvordan og hvorfor klima i Norskehavet forandret seg som det gjorde i Pliocen. Vi har rekonstruert de klimatiske og oseanografiske forholdene basert på studier av marine sedimentkjerner, og vi har brukt den norske jordsystemmodellen til å undersøke effekten av endringer i strålingspådriv og av kjente geografiske forskjeller mellom Pliocen og nå. Klima var ikke stabilt gjennom de to millioner årene vi har studert. Både større og mindre klimatiske endringer fant sted. De største endringene skjedde med 400,000 til 200,000 års mellomrom, endringer som lokalt medførte skifte fra ett klimaregime til ett annet. Det var generelt varmere enn i dag, både i havet og i atmosfæren, i tråd med det konstant generelt høye innholdet av karbondioksid i atmosfæren. Men, i noen av disse klimaregimene var hav og atmosfære temperaturen omtrent som i dag. Overgangene mellom disse varmere og kaldere klimaregimene skjedde som en respons til geografiske endringer, kombinert med responser til lavfrekvente endringer i solinnstrålingspådrivet. Eksempler på geografiske forskjeller mellom Pliocen og nå som påvirket klimaforholdene de nordiske hav er at Grønland-Skottland ryggen var dypere enn nå, og at det som i dag er Barentshavet ikke var ett hav men landområde. At Grønland-Skottland ryggen var dypere forårsaket varmere overflatetemperaturer i de nordiske hav. At Barentshavet ikke var ett hav virket i andre retningen, og ville i seg selv medføre kaldere overflatetemperaturer i de nordiske hav. Endringer som fant sted knyttet til retningen på havstrømmene som går gjennom Beringstredet var også en viktig faktor for klimautviklingen på høye nordlige breddegrader, og for hvordan temperaturgradientene i de nordiske hav utviklet seg. Temperaturutviklingen i Norskehavet gjennom Pliocen er nært knyttet til temperaturutviklingen i Nord Atlanteren, men den var ikke alltid den samme. Temperaureutviklingen i Norskehavet og over Norge fulgte hverandre derimot tett. Da overflatetemperaturen i Norskehavet var omtrent som i dag var vegetasjonen i Nord Norge også omtrent som i dag. I de periodene da temperaturen i Norskehavet var 3-4°C varmere enn i dag var vegetasjonen i Nord Norge mer lik den vi finner på Sørlandet i dag.

The Pliocene Epoch (5.3-2.6 million years ago) is a warm period of particular interest, when boundary conditions of the climate system were similar to the present, but sea level was higher and today`s polar and subpolar regions were as warm as or warmer t han predicted in future scenarios. High northern latitudes are thought to have been especially warm; however, how these warm, high-latitude conditions were maintained is an open question, in part given the apparently contradictory observational evidence i n the Nordic Seas. The Nordic Seas link the North Atlantic and Arctic Oceans, and is a small but dynamically important part of the global ocean. In today`s climate, they form a region of strong atmosphere-ocean exchange, vigorous mixing of water masses a nd deep convection. The Nordic Seas offer a unique opportunity to study the exchange of salt, heat and mass between the North Atlantic and Arctic oceans. OCCP aims to resolve conflicting views on the role of the Nordic Seas in determining high northern la titude climate during a key warm period in Earth`s history, the Pliocene. We will adopt a multidisciplinary approach. New, multi-proxy data characterizing the Nordic Seas water column during the Pliocene will be generated and combined with published data from the North Atlantic/Arctic region. The reconstructions will be combined with results from model experiments designed to investigate the large-scale dynamics of the region. The model results will be used to identify key processes responsible for the ob served high latitude climate of the Pliocene and the role of the Nordic Seas "gateway" between the North Atlantic and Arctic. This approach will enable us to make substantial progress towards understanding the mechanisms behind the apparent high sensitivi ty of the Arctic in warm climates, the role of the Nordic Seas in the arctic amplification of Pliocene warming, and will ultimately help constrain the long-term sensitivity of the climate system in a warming world.