Past behaviour of the Southern Ocean`s atmosphere and cryosphere

Vestavindsbeltet i Sørishavet er det kraftigste atmosfæriske sirkulasjonssystemene på jorden. På grunn av få landområder er det foreløpig lite informasjon om stabiliteten til dette vindsystemet bakover i tid. Det er grunn til å tro at både styrken og posisjonen til vindsystemet har endret seg mye over tid. En rekke studier konkluderer med at endringene i vestavindene påvirker både temperatur, nedbør, utbredelsen av havis og issmelting i de sub-antarktiske områdene. Eksperimenter med jordsystemmodeller viser at det er vanskelig å gjenskape de raske endringene i regionen over de siste 20 årene noe som illustrerer hvor lite vi vet om mekanismene som påvirker dette store sirkulasjonssystemet. I et samarbeid mellom franske, amerikanske, sveitsiske og norske forskere bruker vi innsjøsedimenter for å rekonstruere brefluktuasjoner, temperatur og nedbørsmønstre bakover i tid. Sammen med French Polar Institute (IPEV) ble feltarbeidet på Kerguelen gjennomført i 2019 der det ble samlet inn mer enn hundre dateringsprøver fra morener i tillegg til 120 meter med sedimentprøver fra seks forskjellige innsjøer. Nå er det meste av analyser ferdig og vi holder på med å publisere resultatene i vitenskapelige artikler. Basert på eksponeringsdateringer er de eldste morene i området ca. 12 000 år gamle og viser at breene avsatte morener frem til for ca. 10 00 år siden. I store deler av Holocen er det ingen morener som er oppbevart før for ca. 1 400 år siden. De siste 60 årene har breene på Kerguelen smeltet raskt tilbake. De eldste innsjøsedimentene er datert til ca. 12 000 år før nå tid og vi har gjennomført analyser av biomarkører, samt pollen og makrofossiler. Vi arbeider også med en lokalitet som har varvet sedimenter noe som gjør det mulig å etablere svært kronologier med sesong oppløsning. Resultatene fra pollen analyser og biomarkører tyder på en markert endring i vindsystemene rundt 8000 år før nåtid. Etter dette har det vært relative stabile forhold før de siste 2000 årene som igjen viser stor variabilitet. Resultatene fra innsjøsedimentene stemmer godt overens med dateringene fra morenene og breene er gode klimaindikatorer gjennom hele tidsperioden vi har studert. Når vi har publisert alle artiklene fra delarbeidene vil vi sammenstille alle resultatene og koble de til andre paleoklimatiske arkiv.

-

The Southern Hemisphere`s westerly winds play a vital role in regulating Earth`s climate by shielding Antarctic ice from low-latitude heat, driving global ocean circulation and storing vast amounts of CO2. Both strength and position of this globally significant atmospheric pattern are rapidly shifting in the face of ongoing warming. A string of recent studies links these developments to dramatic changes in temperature, precipitation, sea-ice extent and cryosphere stability unfolding throughout the Southern Ocean region. Critically, a lack of baseline information restricts our ability to understand the causes and patterns of these shifts and represent them in the future projections that underpin climate policies. This project proposes to address this pressing knowledge gap by using the past as a reference for the future. To achieve this goal, we will utilize the sensitivity of glaciers to atmospheric climate change and the potential of glacier-fed lake sediments to record this signal through time. We seek to integrate emerging sedimentological, geochemical and glacier modelling tools in a new methodological framework to reconstruct changes in glacier extent, temperature and precipitation on human-relevant timescales. We will apply this cross-disciplinary approach to Holocene sediments from the poorly investigated Kerguelen Archipelago, well-situated in the core southern westerly wind belt. This project takes full advantage of the expertise of world-class international collaborators, the reputation of the applicant institute as a leading climate science centre and the experience of the principal investigator in polar paleoclimate research. Once completed, this project will I) enhance our understanding of the patterns and drivers of Antarctic atmospheric climate change and its interactions with the cryosphere - key priorities of the international Antarctic science community and II) expand the potential of glacier-fed lake sediments as prime paleoclimate archives.