Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Paleo-perspectives for the future circulation and carbon cycle dynamics in the Arctic Ocean

Alternativ tittel: Paleo-perspektiver for fremtidens havsirkulasjon og karbonsyklus i Polhavet

Tildelt: kr 3,3 mill.

Det arktiske havet endrer seg raskt og på uventede måter. Dette kan ha alvorlig betydning for jordens klima, de marine økosystemene, samt for forvaltningen av havets ressurser. Et viktig eksempel er at tykkelsen og omfanget av den arktiske sjøisen krymper langt raskere enn tidligere antatt. Et annet relativt oversett aspekt er de pågående endringene i karbonsyklusen i Arktis, inkludert rask forsuring av havet og endringer i havets evne til å absorbere CO2 fra atmosfæren. Vi behøver et større perspektiv på fortidens klima slik at vi kan undersøke et bredt spektrum av grenser for klima variasjon i en geologisk sammenheng med nuværende klimautvikling. Dette vil forbedre vår forståelse av samspillet mellom klimaet og karbonsyklus i Arktis. For å rekonstruere fortidens forhold i havene har forskerne målt den isotopiske og elementære sammensetning av skallene fra marine mikrofossiler. Det har vært store fremskritt i bruken av disse metodene. De har imidlertid i sjelden grad blitt brukt i Arktis, hovedsakelig på grunn av den begrensede tilgjengeligheten på mikrofossiler fra disse områdene og at de kan være dårligt bevart. I dette prosjekt var formålet at kvantifisere osean sirkulasjonen, karbonsyklus og klima feedback under noen av fortidens større klimabegivenheter og overganger ved hjelp av geokjemiske signaler fra skaller av fossile planktiske foraminiferer (som lever ved havoverflaten) og benthiske foraminiferer (som lever på eller i havbunnssedimentet). Vi har kritisk vurdert tidligere rekonstruksjoner av havsirkulasjonen fra det arktiske osean and de nordiske hav og påpekt flere feilkilder som må unngås i fremtidige studier. For eksempel har vi funnet flere problemer relatert til bruken av forskjellige benthiske foraminiferarter ved rekonstruksjon av dyphavsmiljøet for den siste glasiale periode. Vor nye og mere nøyaktige resultater har gjort os i stand til at identifisere den rolle det arktiske osean og de nordiske hav har spillet for klima- og karbonsyklus utvikling under siste istid. Dette var en periode karakterisert ved raske regionale klimaendringer sideløpene med raske endringer (på hundredeårs skala) i atmosfærisk CO2 og mere gradvise globale klimaforandringer assosiert med (på multi-tusenårs skala) atmosfæriske CO2 endringer. Resultatene fra prosjektet avslører konsistent vannutveksling mellom det arktiske osean, de nordiske hav og Nord-atlanteren under siste istid og at det arktiske osean ikke var isolert fra det globale osean som tidligere ment. Resultatene viser korttidsendringer i lagring og frigivelse av CO2 fra djupe deler av det arktiske osean sannsynligvis på signifikant vis bidrog til de mindre, men raske endringer i atmosfærisk CO2 under glasialperioden. Vi har utført modellering av karbonsyklus som viser at der også har vært et bidrag fra terrestriske karbon reservoarer til noen av de store og abrupte økninger i atmosfærens CO2 under siste istid. Dette karbon kom sannsynligvis som is transportert materiale fra smeltende isfjell på grund av kollaps og smeltning av isbreer og iskapper. Denne prosess tyder på at den nuværende økende smeltning av den Antarktiske og Grønlandske innlandsis eventuelt også kan lede til økt CO2 i atmosfæren. Ytterligere fant vi at lagring og frigivelse av varme i denne region var fundamental for de raske klimaendringer under siste glasialperiode og for de globale glasiale-interglasiale (istid-mellomistid) sykluser. Vi kunne også identifisere betydelige skift i posisjonen for dypvannsdannelsen i de nordiske hav under glasialperioden. Disse nye resultater viser rollen det arktiske osean og de nordiske hav har spillet i utviklingen av klima- og karbonsyklus regionalt og globalt under istiden og giver uvurderlige datasett for klimamodellering. Nye resultater om hvordan den arktiske havis og havoverflate temperaturene har variert under siste mellomistid Eem fra ca. 130.000-115.000 år siden (en mulig analog til vår varmere fremtid) viser økt varmetilstrømning til de nordiske hav og bekrefter den forsterkning i nord av de klimaeffektene vi ser nu. Ytterligere har vi oppdaget og beskrevet en ny art musling som levede i det dybe arktiske osean i tiden mellom 19,000 og 15,000 år før nå. Denne art av os navngitt A. svalbardensis, finns ikke i dag og dens fossile utbredelse indikerer varmere end i dag dypvannstemperatur og utsiving av metan gas fra havbunnen. Dette resultat er et eksempel på påvirkningen av klima på det marine økosystem. Har dette prosjekt økt samarbeidet mellom vertsinstitusjonen (Cambridge Universitetet) og hjemmeinstitusjonen f.eks. gjennom utveksling av master og PhD-studenter fra UiT til Cambridge og igangsatt nye samarbeider og lenger varende prosjekter mellom paleklimaforskere fra begge institusjoner. Det gjennomførte prosjekt har bidratt til at prosjektlederen har kunnet etablere et bredt internasjonalt samarbeide som har dannet bakgrunn for oppnåelse av vidtgående fond støtte til etablering av ny stor forskningsgruppe og ny infrastrukture.

- The project findings enabled us to reconstruct important aspects of ocean circulation and carbon cycle feedbacks in the Arctic Ocean and the Nordic Seas and their impacts on climate. For example, our results showed that regional changes in the deep ocean storage of heat and CO2 were contributors to the abrupt changes in regional climate, sea ice extent and atmospheric pCO2 during the last glacial period. We also documented an enhanced oceanic heat flow to the Nordic Seas and diminished sea ice extent during the last interglacial period (a semi-analogue for our warming future), confirming the amplified effects of climate change at high latitudes. The project results therefore provide invaluable datasets to constrain climate models. - The project has enabled the project leader to establish a wide international collaboration network that has been instrumental to secure additional substantial funding to establish a new research group and infrastructure at UiT.

The Arctic Ocean is shifting to a new state in unexpected ways with serious implications for earth's climate, resource managements, and the marine ecosystems. One important example is the ongoing shrinkage of the Arctic sea ice thickness and extent, which is by far more rapid than predicted by climate models. A second, relatively overlooked aspect is the ongoing changes in the Arctic marine carbon cycle, including rapid acidification of seawater (i.e., decrease of seawater pH) and changes in the CO2 exchange with the atmosphere. A broader paleoclimatic perspective allows a wide range of boundary conditions to be investigated, which has the potential to improve our understanding of the interplay and feedback processes between climate, Arctic hydrography and the carbon cycle. In this context, there has been major progress in the use of the elemental and isotopic composition of calcium carbonate parts of foraminifera, which are unicellular organisms, to reconstruct past oceanographic conditions. However, these methods have been seldom applied to the Arctic Ocean mainly because of the limited availability of foraminifera and diagenetic alterations. To overcome these complications, we will use novel micro-analytical techniques that are capable of measuring highly resolved elemental- and isotopic compositions of single foraminifera. Doing so, our project represents the first effort to quantify the Arctic's carbon cycle-climate feedbacks beyond the observational records by combining proxies for Arctic Ocean hydrography (e.g., temperature, salinity and sea ice cover), primary productivity and seawater carbonate chemistry (e.g., pH and concentration of CO2) for most of the past two million years. Ultimately, we expect that the results will decipher the role of the Arctic Ocean as a regulator of the past changes in climate and atmospheric CO2; knowledge that will help improving our ability to project future changes in the Arctic Ocean climate system and their consequences.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek