Tilbake til søkeresultatene

KLIMAFORSK-Stort program klima

Thresholds for destabilizing thermohaline circulation and ocean carbon cycling in a warmer world.

Alternativ tittel: Terskler som kan destabilisere havsirkulasjon og havets karbonsyklus i en varmere verden.

Tildelt: kr 7,7 mill.

Prosjektnummer:

254964

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2016 - 2020

Midlene er mottatt fra:

Geografi:

Er jordens klima på vei mot å krysse farlige grenseverdier som kan forårsake smelting av det Grønlandske isdekket eller plutselige endringer i havsirkulasjonen («Golfstrømmen») som vil påvirke Norges klima? Ved hjelp av marine sedimentkjerner fra dyphavet hentet gjennom toktdeltagelse i International Ocean Discovery Program, og bruk av avanserte datamodeller, undersøkte THRESHOLDS-prosjektet endringer i klima og havsirkulasjon tilbake gjennom eldre varmeperioder for å finne bevis på slike terskler i klimasystemet. Resultatene avslører tydelig at i tidligere interglasiale varmeperioder, der hver var litt varmere enn i dag, skjedde det store reduksjoner i havsirkulasjonen og smelte av det Grønlandske isdekket. Basert på en rekke tidligere studier som rekonstruerte sakte endringer i havsirkulasjonen, for eksempel de som varte i tusenvis av år, konkluderte forskerne med at havsirkulasjonen var sterk og stabil i yngre geologiske perioder som var like varme eller til og med varmere enn i dag. Imidlertid hadde nesten ingen studert endringer i havsirkulasjonen som opptrer over kortere tidsrom, for eksempel århundrer eller enda kortere, for å se om havsirkulasjonen kan reagerer så hurtig. Dette er viktige studier, siden hurtige endringer i havsirkulasjonen påvirker klima, havnivå, matproduksjon og opptak av karbon i havet og vil ha store innvirkninger på våre samfunn. For å svare på dette spørsmålet undersøkte THRESHOLD unike arkiv fra havbunnen utenfor Grønland der marin leire er avsatt mange ganger raskere enn i andre områder. Sedimentavsetningene på havbunnen ligger som en båndopptaker som har lagret millioner av år med klimainformasjon. Ved å analysere tusenvis av sedimentprøver fra disse områdene fant vi at det hadde skjedd store forandringer i bunnstrømmene i Atlanterhavet i hver klimaperiode som var varmere enn i dag i løpet av de siste halve million årene. Disse endringene indikerer at slike raske reduksjoner i havsirkulasjonen var mye mer vanlig enn tidligere forutsagt og at de konsekvent opptrer når temperaturen i Nord-Atlanteren overskrider dagens nivå. Ved å bruke avanserte modelleringsverktøy kunne vi bekrefte at endringer i havsirkulasjonen gjennom de siste interglasiale periodene påvirket de biogeokjemiske egenskapene til de indre vannmasse i Nord-Atlanteren på samme måte som signalene rekonstruert fra de marine sedimenter. Men til tross for denne samvariasjonen mellom havsirkulasjon og dypvannets biogeokjemi, fant vi at forholdet mellom styrken på dypvannsdannelse og de proksyene (d13C) som ble brukt til å rekonstruere sirkulasjon i havet er sammensatt. Vår modell antyder at utbredelse av sjøis i de Nordiske hav er en viktig pacemaker for Atlanterhavets sirkulasjon og derfor for klimavariabilitet. Forskere som benytter klimamodeller vil dra fordel av dette omfattende paleoklimatiske observasjonsstudie som spenner over perioder med ulik klimaendring og klimapådriv. Globalt, er det påvist at elder klimainduserte endringer i dypvannssirkulasjonen påvirket havets kapasitet til å binde karbon. Våre funn viser derfor behovet for å også vurdere sakte sirkulasjon-karbon tilbakekoblinger (utover IPCC-tidsperioden 2100) når vi vurderer havets fremtidige evne til å ta opp karbon. Temperaturrekonstruksjonene fra Nord Atlanteren avdekket også at vi raskt nærmer oss klimaterskelen for smelting av det Grønlandske isdekket. Resultatene fra THRESHOLD viser at bare mindre mengder oppvarming fra dagens klima var nok til å smelte mye av isen under tidligere varme klimaperioder. Ved å bruke disse virkelighetsnære begrensningene viser vi at den faktiske terskelen for nedsmelting av isdekket kan være i den nedre skala av det som tidligere er forutsagt i klimamodeller, og at nedsmeltingen snart kan bli en uunngåelig konsekvens av våre menneskelige aktiviteter.

We identified a new and previously unrecognized frequency of large magnitude deep water variability (centennial scale) with potentially high impact climatic consequences. The persistence of this variability in the past argues that we must adjust our models and concepts of deep circulation to include the possibility ocean circulation could exhibit significant variability under certain climate conditions; including those of the near future. Given that the overturning is a high impact tipping point in the climate system this suggests further work should be done to constrain the magnitude of circulation changes and their climate consequences. Any such future changes would incur serious climate consequences in the form of rapid changes in sea level, climate, drought, and the oceans ability to take up CO2. These events provide real world case examples of past abrupt change against which we can validate models in order to better estimate future risk .

Thermohaline circulation (THC) variability impacts regional climate and its potential predictability. While THC is thought to be relatively vigorous and stable during interglacial periods models forecast significant changes by 2100 A.D.. In addition, the latest highly-resolved proxy reconstructions suggest that large centennial-scale variability could have occurred in the past when conditions were warmer than present; challenging the notion of interglacial THC stability inferred from lower resolution records. We will generate the first high-resolution proxy reconstructions of ocean state variables for characterizing the (sub)centennial scale behavior of deep ocean circulation during late Pleistocene interglacials. These records spanning the most recent examples of warm(er) conditions will constrain the climate-ocean system behavior under a range of boundary conditions including many found in simulations of future climate, such as warmer/fresher surface ocean conditions, increased regional radiative forcing, reduced sea ice, and rapid Greenland Ice Sheet retreat. Utilizing expanded sediment sequences recovered by IODP coring we will reconstruct past variations in the transport and properties of the lower branches of the THC. We focus on two key locations in order to portray centennial-scale variability in both branches of the Nordic Seas overflows (DSOW and ISOW) contributing to North Atlantic Deep Water. We will use the same sediments to reconstruct hydrographic (SST and SSS) and cryospheric (IRD) changes in the subpolar gyre and North Atlantic and determine their phasing relative to deep ocean variability. Together, these constraints will provide a new empirical benchmark allowing us to elucidate the relationship between climate and THC and to identify hydrographic thresholds or triggers for past THC variability. Finally we will use model (ESM) experiments to explore the dynamics of past interglacial ocean-climate variability and its relevance for our future.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

KLIMAFORSK-Stort program klima