Ocean - sea-ice - atmosphere teleconnections between the Southern Ocean and North Atlantic during the Holocene

Norsk-indisk forskningsprosjekt OCTEL undersøkte på klima og interaksjoner mellom havet, havis og atmosfære i Sørishavet og den nordlige Nord-Atlanteren og fjernvirkninger mellom den sørlige og nordlige halvkule i løpet av siste 11 700 år (Holocen). De to første objektene for prosjektet var å 1) forbedre forståelsen av variabilitet i havoverflatetemperaturer og havis i Sørishavet og nordlige Nord-Atlanteren for de siste 10 000 årene, og 2) analysere forholdet mellom marine og atmosfære variasjoner (observert i marine sedimentkjerner og iskjernedata) fra den sørlige og nordlige halvkule. Disse objektene ble utført av kvantitative rekonstruksjoner av havoverflatetemperatur og havis basert på diatomanalyser og statistiske overføringsfunksjonsmetoder fra de marine sedimentkjernene fra Svalbard, Nord-Atlanterhavet og Sørhavet. Rekonstruksjonene ble sammenlignet med eksisterende marine og iskjernedata for å analysere forholdet mellom marine og atmosfære variasjoner både på den sørlige og nordlige halvkule. På Svalbard, første gang i historien, produserte vi to rekonstruksjoner av havoverflatetemperatur og havis basert på diatomeer. Resultatene fra Krossfjorden viser trendene med klar oppvarming av havoverflatetemperaturer og synkende havis i løpet av de siste 60 årene, og indikerer at økende CO2-nivå sammen med samspillet mellom hav og atmosfære sto bak disse trendene. Rekonstruksjonene fra en lengre sedimentkjerne fra Kongsfjorden indikerer at de varmeste temperaturene med mindre havis hersket på Svalbard for 10600-9000 år siden, noe som indikerer Holocen klimatisk optimum. Kombinerte resultater fra Krossfjorden og Kongsfjorden indikerer at moderne havoverflateforhold (havoverflatetemperaturer, havis) har nådd nivåene av tidligere klimatisk optimum på Svalbard. Dette er et betydelig resultat - det ser ut som om menneskeskapte klimaendringer allerede tilsvarer tidligere maksimale grenser for naturlig klimaendring av Holocen i denne regionen. På Nord-Atlanteren, den 6100 år lange rekonstruksjon av havoverflatetemperaturer fra sør for Island tyder på at atmosfæriske sirkulasjonsendringer sannsynligvis vil føre til tydelige variasjoner i havoverflatetemperaturer i Nord-Atlanteren, noe som kan gi konsekvenser for global havsirkulasjon og det nordatlantiske klimaet i fremtiden. På Sørishavet indikerer den 14000 år lange havoverflatetemperaturrekonstruksjon at de varmere og stabile marine forholdene i løpet av Holocen klimatisk optimum for 12000-9000 år siden samsvarer med temperaturdata rekonstruert fra Antarktiske iskjerner. Dette antyder at havtemperaturer og atmosfære temperaturer varierte på samme måte i Sørishavet og Antarktis. De siste 9000 årene viser en langsom avkjølingstrend med større variabilitet som kan henge sammen med endringer i atmosfærisk sirkulasjon med høy bredde og vertikal blanding av vannmasser i Sørishavet. For å utføre objekter 3) vurdere eksistensen og omfanget av fjernvirkninger mellom Sørishavet og Nord-Atlanteren på forskjellige tidsskalaer, 4) modellere dynamikken i havet-havis-atmosfæresystemet og fjernvirkninger i Atlanterhavet, de nye dataene og tidligere klimadata fra forskjellige regioner ble sammenlignet med forskjellige metoder (modellering inkludert). I sammenligninger om interhemisfærisk klimavariabilitet, tidspunktet for Holocen klimatisk optimum er nesten synkront i Sørishavet og Polhavet (der optimum forekom mer enn 9000 år siden), mens det ble forsinket i Nord-Atlanteren (optimum 9500- 6000 år siden). Hovedårsaker til Holocen klimatisk optimum og forskjellene mellom regionene var høyere solisolasjon og endringer i hav og atmosfærisk sirkulasjon. I Sørishavet og Nord-Atlanteren var klimaoptimum et relativt stabilt 3000 år langt tidsintervall mens det var preget av høyere klimavariabilitet inkludert kortvarige kalde perioder i Svalbard og Arktis. Disse resultatene indikerer at Arktis er klimatisk mer sensitiv region, sannsynligvis på grunn av sterkere interaksjoner mellom havet, havis og atmosfære. Klimavariabiliteten i det nordlige Nord-Atlanteren er forårsaket av variasjoner i den atlantiske havsirkulasjonen og atmosfærisk sirkulasjon. Modelleringsresultater indikerer at den atlantiske havsirkulasjonen har en tendens til å føre havoverflatetemperaturer i Nord-Atlanteren i flere år. I det siste objektet for prosjektet, "5) informerer beslutningstakere og publikum av prosjektets resultater og på effekten av regionale klimaendringer til globale klimaendringer gjennom fjernvirkninger" prosjektet har økt kunnskapen blant beslutningstakere og publikum (inkludert skolebarn) om klimaendringene i forskjellige regioner og hvordan havet - havis - atmosfære systemene i den nordlige og sørlige halvkule er koblet sammen på forskjellige tidsskalaer. Dette arbeidet vil fortsette også etter prosjektet.

In climate science, the project has increased knowledge about the complex climate system and climate change in different regions. The project has produced quantitative climate reconstructions which can be directly used in climate modelling. This enables more precise climate projections for the future, which will be beneficial to society's adaptation strategies. In addition to scientific community, the project has increased the knowledge on the complicated climate system and climate change among the public (including schoolchildren). The realization of these facts have long-term effect on the society.

The joint Indo-Norwegian research project OCTEL will contribute to PAGES (Past Global Changes) network in addressing past changes in the Earth System in a quantitative and process-oriented way in order to improve predictions of future climate and environment. OCTEL aims to explore the ocean, sea-ice and atmosphere interactions both in the Southern Ocean and the northern North Atlantic in order to assess the manifestation of interhemispheric teleconnections and their influence on climate during last 11 700 years (the Holocene) with a special focus on the last 2 000 years. As our knowledge on these questions are still very limited, the project will employ synchronized high-resolution marine data along with ice core data from high latitudes to help narrow this knowledge-gap. - OCTEL will produce new high-resolution SST and sea-ice reconstructions from the Southern Ocean for the Holocene and from the northern North Atlantic for the last two millennia. - OCTEL is a multidisciplinary and cost-effective project using already available ocean surface and ice core data, and combining paleo-reconstructions with modern modelling techniques. - The project will produce a large amount of new knowledge for the past ocean surface conditions and the climate system in general, and thus the project will potentially gain a high scientific impact in the climate community. OCTEL will inform policy makers and the public of the project's results on the impact of regional climate changes to global climate change through teleconnections. The joint project meets Norway's research policy both in polar research for 2014-2023 and in Antarctica for 2013-2022, as well as the agreement between the governments of India and Norway on cooperation in the fields of science and technology.