Hoe een 40.000-jarige cyclus ervoor zorgt dat het ijs op Antarctica invloed heeft op het klimaat rond de evenaar

Het is bijzonder hoe klimaatsystemen op aarde met elkaar samenhangen. Zo heeft de toe- en afname van het ijs op Antarctica ooit invloed gehad op het leven in de oceaan duizenden kilometers verderop.

Onderzoekers van de University of Wisconsin-Madison tonen aan dat een cyclus van 40.000 jaar waarin de kanteling van de aarde verandert, invloed had op het subtropische oceaanleven zo’n 34 miljoen jaar geleden, toen de Antarctische ijskap zich voor het eerst begon uit te breiden.

Een verrassende conclusie: het was bekend dat deze cyclus impact had op de polen, maar tot nu toe werd gedacht dat de invloed op het klimaat en de oceaan rond de evenaar beperkt was. “Over het algemeen verwachten we dat andere astronomische cycli een grotere invloed hebben”, zegt Stephen Meyers, hoogleraar geowetenschappen aan UW-Madison.

Toch zagen de onderzoekers een sterke en unieke invloed van de 40.000-jarige cyclus op de bioproductiviteit van de oude subtropische oceaan, over een tijdsinterval van één miljoen jaar waarin de eerste uitbreiding van de Antarctische ijskappen, ongeveer 34 miljoen jaar geleden, plaatsvond. “Dit vertelt ons dat de bioproductiviteit wordt beïnvloed door een proces op hoge breedtegraden, ver weg, via de aanvoer van voedingsstoffen naar lagere breedten”, zegt Meyers.

Reconstructie van oude oceaanproductiviteit

Het team kwam tot deze conclusie door chemische signalen te analyseren die zijn vastgelegd in oceaansedimenten, die werden verzameld tijdens expedities van 2020 tot 2022, aan boord van het inmiddels uit dienst genomen wetenschappelijke boorschip JOIDES Resolution.

Decennialang heeft dit schip sedimentkernen uit de oceaanbodem gehaald om de oceanen en de geologische geschiedenis van de aarde te bestuderen. “Het schip heeft archieven opgeleverd die de basis vormen voor belangrijke wetenschappelijke doorbraken met betrekking tot mondiale klimaatgebeurtenissen, de evolutie van het leven en platentektoniek”, zegt Alexandra Villa, die als boordwetenschapper deelnam aan de expedities.

Oceaancirculaties en bioproductiviteit

De sedimentkernen boden onderzoekers de mogelijkheid te reconstrueren of en hoe het leven in subtropische oceanen veranderde als reactie op de dynamiek van de Antarctische ijskap, duizenden kilometers verderop. “Om te begrijpen hoe dit het leven in de subtropische oceaan kan beïnvloeden, is het eerst belangrijk om na te denken over hoe oceaancirculatie samenhangt met bioproductiviteit”, zegt Villa. “Tegenwoordig wordt ongeveer driekwart van alle mariene bioproductiviteit ten noorden van 30 graden zuiderbreedte ondersteund door voedingsstoffen die afkomstig zijn uit de circulatie van de Zuidelijke Oceaan, de oceaan rond Antarctica”, legt Villa uit. “Het voedingsstofrijke water uit de Zuidelijke Oceaan zinkt, stroomt vervolgens naar lagere breedten en komt daar weer omhoog naar het oppervlak, wat de bioproductiviteit beïnvloedt.”

Toen de Antarctische ijskap ongeveer 34 miljoen jaar geleden ontstond, veranderde dat de circulatiepatronen en de beweging van voedingsstoffen in de oceanen. “En toen de ijskap groot genoeg werd om zich uit te strekken tot in de Zuidelijke Oceaan, begon het 40.000-jarige ritme van mariene ijskappen invloed uit te oefenen op de aanvoer van voedingsstoffen naar onze subtropische meetlocatie”, zegt Villa.

Mondiale koppelingen in het klimaatsysteem

Het nieuwe onderzoek bouwt voort op eerdere studies van UW-Madison die lieten zien hoe sterk de 40.000-jarige cyclus mariene ijskappen beïnvloedt. Wetenschappers kunnen deze cyclus nu koppelen aan wereldwijde oceaandynamiek met verstrekkende gevolgen. De nieuwe bevindingen onderstrepen hoe nauw verweven het klimaatsysteem van de aarde is.

“Het aardsysteem is zo sterk verbonden dat veranderingen in één deel van de planeet zich op verrassende manieren kunnen verspreiden”, zegt Meyers. “De poolijskappen en de wereldwijde oceaancirculatie zijn belangrijke manieren waarop dit tot uiting komt en ze beïnvloeden voedselwebben in zee, ver van de ijskappen vandaan. Onze studie laat zien hoe dynamisch, variabel en soms verrassend deze ‘mondiale teleconnecties’ kunnen zijn.”

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Sinds 2020 wint Antarctica onverwacht ijs door extra sneeuwval en Onderzoekers snappen eindelijk waarom het zee-ijs op Antarctica zo snel smelt. Of lees dit artikel: Smeltende ijskappen Antarctica zorgen voor toename fytoplankton (en dat helpt bij CO2-opname).

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: