Antarctische Circumpolaire Stroming was 3 keer sneller 130.000 jaar geleden, blijkt uit boorkernen

De kaarten tonen de huidige (Holocene) wereldwijde oceaanoppervlakstromingen – warmere rode kleuren vertegenwoordigen hogere stroomsnelheden. De zwarte lijnen zijn de vijf belangrijkste fronten van de Antarctische Circumpolaire Stroom (ACC), van noord naar zuid. De rode lijn markeert Jason Route 104 nabij de Drake Passage. Het schaduwgebied op de linkse kaart betreft het gebied dat in de studie is onderzocht.

De Antarctische Circumpolaire Stroom (ACC) is de grootste oceaanstroom van de aarde, die Antarctica van west naar oost omcirkelt in overeenstemming met de rotatie van de aarde. Deze koude oceaanstroom wordt voornamelijk aangedreven door de westelijke winddrift. De ACC verbindt de Atlantische, Pacifische en Indische Oceaan en is cruciaal voor het wereldwijde warmtetransport, de koolstofcyclus en de uitwisseling van voedingsstoffen tussen oceanen. Hierdoor heeft de ACC invloed op zowel het regionale als het wereldwijde klimaat en beïnvloedt het de biodiversiteit.

Een recent artikel in het tijdschrift Nature Communications documenteerde een studie van een internationaal onderzoeksteam van 36 wetenschappers uit vijf landen, geleid door Prof. Xufeng Zheng van de Universiteit van Hainan in Haikou, China. Met behulp van kernmonsters die zijn genomen van een diepte van 3.000 tot 4.000 meter, hebben de onderzoekers de stroomsnelheid van de ACC bepaald. Het boorschip JOIDES Resolution werd in 2019 ingezet in de Scotia Zee ten noorden van Antarctica om de monsters te verzamelen binnen het kader van het Integrated Ocean Discovery Program (IODP). De expeditie werd geleid door Dr. Michael Weber van het Instituut voor Aardwetenschappen van de Universiteit van Bonn.

Metingen van de korrelgrootteverdeling in de sedimenten stellen nu onderzoekers in staat om conclusies te trekken over veranderingen in de stroomsnelheid. Simpel gezegd, bij hogere snelheden worden fijne deeltjes door de stroom meegenomen en komen ze pas op de zeebodem terecht wanneer de snelheid dienovereenkomstig afneemt. Door de korrelgrootteverdeling van de deeltjes in de kern te kennen, kunnen variaties in stroomsnelheid over verschillende tijdsperioden worden bepaald. Dit geldt vooral voor een relatief fijne slibfractie van 0,1 tot 0,063 millimeter, waarop de onderzoekers zich richtten.

Stroomsnelheid was drie keer groter “Volgens onze bevindingen was de snelheid in de voorlaatste warme periode, ongeveer 130.000 jaar geleden, meer dan drie keer groter dan in de laatste millennia die de huidige warme periode omvatten,” meldt Weber. Hoewel deze bevinding in tegenspraak is met verwachtingen gezien het grotendeels vergelijkbare klimaat, schrijven onderzoekers het verschil toe aan variërende straling als gevolg van veranderingen in de baan van de aarde rond de zon.

De aarde cirkelt in een elliptische baan om de zon die ongeveer elke 100.000 jaar herhaalt. Daarnaast verandert de helling en rotatie van de aardas elke 21.000 jaar. “Beide parameters vertoonden gelijktijdig een versterkend maximum, exclusief tijdens de laatste warme periode,” zegt Weber, wat de westelijke winden die de Antarctische Circumpolaire Stroom aandrijven, zou kunnen hebben veranderd.

Met andere gegevens hebben de onderzoekers geconcludeerd dat er aanwijzingen zijn dat de ACC tijdens de laatste interglacialenperiode met minstens vijf graden breedte (ongeveer 600 kilometer) naar het noorden verschoven is. “Dit bracht warmere wateren dichterbij de Antarctische ijskappen, wat mogelijk heeft bijgedragen aan een zeespiegel die 6 tot 9 meter hoger was in de laatste interglacialen,” legt Weber uit. Gezien de huidige samenstelling van baanfactoren geloven de onderzoekers dat het natuurlijke klimaatsysteem de ACC in de komende eeuwen of millennia naar het noorden zal verschuiven, wat een tegenwicht biedt aan de verwachte zuidelijke verschuiving als gevolg van klimaatverandering.

De onderzoekers concluderen echter dat het meten van het relatieve belang van natuurlijke klimaatschommelingen versus menselijke invloeden – een complexe en onzekere onderneming – van cruciaal belang is om verschuivingen in de ACC in de context van klimaatveranderingsscenario’s nauwkeurig te voorspellen. Projectleider Xufeng Zheng: “In toekomstig onderzoek zal het essentieel zijn om geologische gegevens uit het verleden te combineren met klimaatmodellen.”