Etelämanner ylitti ilmastokynnyksen miljoona vuotta sitten

Älä ajattele Etelämanneria hitaasti liikkuvana jäämassana vaan piirilevynä: pieni muutos yhdessä paikassa voi ohjata virtauksia uudelleen muualla ja äkkiä muuttaa koko järjestelmää. Tämä kuva piirtyy esiin uudesta ilmastorekonstruktioista, jonka mukaan Etelämannerin jääpeite ylitti ilmastollisen kynnyksen noin miljoona vuotta sitten ja sen jälkeen alkoi reagoida ilmaston ja valtamerien muutoksiin paljon voimakkaammin.

Etelä-Korean IBS:n Ilmastofysiikan keskus kokosi kolmen miljoonan vuoden ilmastosimulaation ja syötti sen lämpö- ja sademuuttujat Penn Staten kehittämään yksityiskohtaiseen jääpeite- ja jäälauttamalliin. Tuloksena syntyi jatkuva, fysiikkaan perustuva tallenne siitä, miten Etelämannerin jää käyttäytyi useiden jääkausisyklien ajan, ja se on paljon rikkaampi kuin toistaiseksi käytössä olleet katkeilevat proxytiedot.

Simulaatioista erottui selvä muutos käyttäytymisessä, joka liittyi ilmakehän hiilidioksidiin. Kun pitoisuudet laskivat alle suunnilleen 240 miljoonasosan (ppm), Etelämannerin jäätilavuus lakkasi muuttumasta hitaasti ja ennustettavasti. Sen sijaan mantereen jäät tulivat paljon herkemmiksi muutoksille, erityisesti Eteläisen valtameren jäähtymiselle ja merenpinnan vaihteluille. Jäätiköiden etenemiset olivat laajempia ja vetäytymiset dramaattisempia. Lyhyesti: kynnys ylitettiin.

Miksi muutaman kymmenen miljoonasosan ero hiilidioksidissa merkitsisi niin paljon? Mallit viittaavat muutamaan toisiinsa vaikuttavaan fysikaaliseen mekanismiin. Jääkausien huippujen aikana kylmempi merivesi vähensi merenpohjan alaista sulamista, mikä stabiloi ja paksunsi merenpohjaan painuvaa jäätä. Samaan aikaan globaalit merenpinnat olivat kymmeniä metrejä nykyistä alempana (arviot noin 50–100 metriä), mikä kevensi rannikon kallioperään kohdistuvaa painetta. Vähentynyt kuorma mahdollisti hitaan isostaattisen palautuman: kallioperä kohosi ja rannikon jäät pystyivät kasaantumaan tehokkaammin. Nämä yhdistyneet vaikutukset suosivat suurempia ja pysyvämpiä Etelämannerin jääpeitteitä, jotka leimaavat pleistoseenin myöhempää vaihetta.

Käytännön seuraus on huolestuttava. Jääpeitteet eivät aina ole tasaisia, ennustettavia järjestelmiä, jotka reagoivat lämpenemiseen siististi ja lineaarisesti. Ne voivat sen sijaan vaihtaa tilaa, jossa niiden herkkyys on paljon suurempi, kun kynnys ylittyy. Tämä tekee merenpinnan nousun ennustamisesta hankalampaa: jos jääpeitteen käyttäytyminen voi muuttua laadullisesti, menneet reaktiot eivät välttämättä sido tulevia.

Jos jääpeitteet voivat vaihtaa tilaa, niiden tuleva reaktio ihmisen aiheuttamaan lämpenemiseen voi olla äkillinen ja suurempi kuin yksinkertaiset extrapoloinnit antavat ymmärtää.

Tämä ei ennusta välitöntä romahdusta. Se on kuitenkin varoittava tulos. Tutkimus vahvistaa käsitystä siitä, että sekä merien lämpötilat että globaalit merenpinnat ja niitä ohjaavat hiilidioksidipitoisuudet ovat keskeisiä Etelämannerin vakaudelle. Se korostaa myös pitkien, fysikaalisesti yhtenäisten simulaatioiden arvoa, jotka yhdistävät ilmastomallit ja jäädynamiikan. Tällaiset kytketyt lähestymistavat paljastavat kynnysarvoja ja palautekytkentöjä, jotka erilliset aineistot voivat jättää huomaamatta.

Minne tämä sitten jättää meidät? Menneisyys osoittaa, että Etelämannerin jää voi muuttua herkemmäksi, kun tietyt ehdot täyttyvät. Tulevaisuus riippuu siitä, ohjaako ihmisen aiheuttama lämpeneminen järjestelmää sellaisiin tiloihin, jotka vahvistavat tätä reaktiivisuutta. Tutkijoilla on nyt selkeämpi viitekehys näiden polkujen tutkimiseen. Kello tikittää edelleen, ja kuinka nopeasti toimimme vaikuttaa siihen, miten jää reagoi seuraavaksi.