Pliocene East Greenland Current and Sea Ice Evolution

Sjøis er en kritisk komponent i det globale klimasystemet. Sjøisutbredelsen har en direkte effekt på hvor mye solenergi som reflekteres tilbake til verdensrommet, varmeutvekslingen mellom hav og atmosfære, lagdelingen av vannmassene i havet og havsirkulasjon. I løpet av de siste tiårene har utbredelsen av sjøis i Arktis minket. Den reduserte sjøisutbredelsen er knyttet til de økte utslippene av menneskeskapt karbon. Framskrivninger viser at sommersjøisdekket i polhavet kan forsvinne i løpet av de neste 30 årene. Aldri i historisk tid har sjøisdekket i Arktis vært så lite. Vi har studert den geologiske tidsperioden Pliocen (5.3-2.6 millioner år siden). I Pliocen var det lengre perioder med globalt to til tre grader varmere temperaturer enn i dag. Det har vært antatt at sjøisdekket var sterkt redusert. Hovedmålsetting til prosjektet var 1) å rekonstruere utviklingen av sjøisutbredelsen i Arktis og Østgrønlandsstrømmen og 2) undersøke forholdet mellom disse og isdekket på Grønland, gjennom Pliocen. I dag er Østgrønlandsstrømmen den største transportveien for sjøis. Vi har studert to marine sedimentkjerner, en fra Islandshavet og en fra Labradorhavet, der materiale fra Pliocen ble gjort tilgjengelig gjennom (International) Ocean Drilling Program. I nært samarbeid med Alfred Wegner Instituttet i Bremerhaven (Tyskland), har vi i løpet av prosjektet gjort geokjemiske målinger av indikatorer for sjøis (IP25), primærproduktivitet i åpne vannmasser (sterols) og havets overflatetemperatur (alkenoner). I tillegg til de geokjemiske analysene har vi gjort palynologiske undersøkelser og gjennomført flere klimamodelleksperimenter. Prosjektet sitt hovedresultatet er at vi for første gang viser at sesongmessig sjøis eksisterte både i Islandshavet og i Labradorhavet i Pliocen. Sjøis var tilstede i Islandshavet allerede for 4.5 millioner år siden, omtrent samtidig som at det begynte å strømme vann nordover gjennom Bering Stredet og inn i Polhavet. Konsekvensen av en nordlig strøm gjennom Bering Stredet var at mer kaldt, ferskt arktisk vann ble transportert in i de Nordiske havene, via Østgrønlandsstrømmen, noe som førte til en reorganisering av havsirkulasjonen i de Nordiske havene. Etter denne reorganiseringen var havsirkulasjonen i de Nordiske havene mer lik dagens, og de første sporene av sjøis ble funnet i Islandshavet. Gjennom midt og sen Pliocen ble Østgrønlandsstrømmen gradvis sterkere. I midt Pliocen, mellom 3.5 og 3.0 millioner år før nåtid, nådde en svak Østgrønlands strøm Islandshavet og sesongmessig sjøis var hyppig tilstede. I Labradorhavet er det for samme tidsperiode bare funnet episodiske spor av sjøis. Etter 3 millioner år før nåtid, i sen Pliocen, utviklet det seg gradvis en sjøismargin langs Øst Grønland. Samtidig ble tilstedeværelse av sesongmessig sjøis ett vanlig fenomen i Labradorhavet. Denne utviklingen reflekterer en sterkere Østgrønlandstrøm som også strakk seg lenger sørover enn tidligere, og som dermed satt opp en barriere mellom Grønland og det varme Atlantiske vannet som i dag finnes i den østlige delen av de Nordiske havene. Det er mulig at dette skillet mellom varmt atlantisk vann og Øst Grønland var av betydning for veksten av isdekket på Grønland gjennom sen Pliocen, men modellstudiene våre viser at det høyst sannsynlig ikke er hovedgrunnen. Vi har for første gang vist at sesongmessig sjøis eksisterte i de Nordiske hav i den globalt varmere perioden Pliocen. Sesongmessig sjøis ble stadig vanligere ettersom klima ble kaldere og vi nærmet oss starten på kvartær perioden, eller istidene. Datasettene våre har gitt oss ett mer komplett bilde av den Pliocene sjøisutbredelsen i de Nordiske hav, og vil være til hjelp for validering av fremtidige Pliocene modellkjøringer. Pliocen er en periode som ofte blir sett på som en analog til fremtidige klimatiske forhold på jorden. Sjøisdatasettet vi har utviklet er ikke ett kontinuerlig datasett, og der er flere perioder der vi ikke ser spor av sjøis. Fremdeles mangler kunnskap om viktige detaljer knyttet til utviklingen av sjøis i polhavet gjennom Pliocen. Forhåpentligvis vil det bli mulig å adressere disse spørsmålene i nær fremtid, gitt at nye borekjerner kan skaffes tilveie fra sentrale deler av Polhavet.

Predictions show that Arctic summer sea ice may disappear completely by the year 2050. This sea ice reduction will change the ice-albedo feedback and increase polar amplification, which has the potential to cause major melting of the Greenland ice sheet a nd bring irreversible change to the polar climate. PEGSIE is an international, multidisciplinary effort that will employ a recently developed sea ice biomarker proxy and palynology to extract three short-term (10,000 to 100,000 years) records over a 2.5 million year period that document sea ice extent in the Nordic Seas and the evolution of the East Greenland Current on different time scales during the Pliocene (5.32-2.59 Ma). This approach offers the opportunity to investigate sea ice extent in the glob ally warm Pliocene on different time scales and to better understand the link between reduced sea ice, polar amplification and the Greenland ice sheet. For that reason, the data will be integrated with climate model experiments which are targeted to revea l the mechanisms behind the evolution of East Greenland Current and sea ice extent during the Pliocene, and their influence on the Greenland ice sheet.