I tidlig Pliosen, for 5.3-3.6 millioner år tilbake, var de globale temperaturene 3-4 grader varmere enn i dag i gjennomsnitt. At man kan finne spor etter sjøis i Islandshavet under slike forhold, tilskriver forskerne etableringen av havstrømmen langs østkysten av Grønland. I dag frakter denne havstrømmen ut mesteparten av sjøisen i Arktis.
– Våre nye funn tyder på at den storskala havsirkulasjonen spiller en viktig rolle for at sjøisen kan være tilstede i Islandshavet, sier Caroline Clotten, tidligere phd-student ved NORCE og Bjerknessenteret.
Dette er hovedkonklusjonen i en ny publikasjon i Scientific Reports ledet av Clotten, sammen med kollegaer ved NORCE, Bjerknessenteret, Alfred Wegener-instituttet, Universitetet i Bremen og Universitetet i Tromsø.
I denne studien har forskerne sett bakover i tid til den geologiske tidsalderen tidlig Pliosen, en periode mellom 5.3 – 3.6 millioner år tilbake. Denne tidsperioden er forrige gang i jordens historie da det globale klimaet var varmere enn i dag og at CO2-konsentrasjonen i atmosfæren var over 400 ppm (parts per million), et CO2 nivå på linje med dagens nivå.
Sjøisalger som biomarkører
I studien har forskerne undersøkt sedimentkjerner fra havbunnen i De nordiske hav, og lett etter den unike geokjemiske markøren IP25, som blir produsert av en gruppe fytoplankton som lever i sjøisen. Når sjøisen smelter, vil disse komponentene synke til havets bunn, og markerer slik hvor sjøis har vært til stede i et visst tidsrom. Sakte bygges sedimentene opp på havbunnen og danner slik et klimaarkiv.
I sedimentene finnes biomarkører som er flere tusen til millioner av år gamle, og kan fortelle om utbredelsen av sjøis bakover i tid. Fra sedimentene har Clotten og hennes kollegaer nå de første direkte bevisene på at sjøis sporadisk var tilstede i Islandshavet for 4.5 millioner år siden.
– Det er likevel viktig å understreke at sjøisen i Arktis var mye mindre i utbredelse enn i dag, og at isen den var avhengig av Østgrønlandstrømmen, forklarer Caroline Clotten.
Dannelsen av moderne havsirkulasjon i De nordiske hav
Forskerne knytter økende tilstedeværelse av sjøis i Islandshavet på denne tiden til etableringen av Østgrønlandsstrømmen, og at overflatesirkulasjon i De nordiske hav begynte å se ut som i dag.
– At vi kan finne et tydelig bevis for sjøis i Islandshavet i perioden for 4,5 millioner år siden er helt nytt, og det støtter tidligere forskning som viser at Østgrønlandsstrømmen ble etablert på denne tiden. Resultatene forteller oss at Østgrønlandsstrømmen har bragt sjøis til Islandhavet, eller at strømmen gjorde det mulig for sjøis å bli dannet i Islandshavet på denne tiden, sier Stijn De Schepper, forsker ved NORCE og Bjerknessenteret.
I dag flyter Østgrønlandstrømmen sørover langs østkysten av Grønland, og transporterer det aller meste av sjøisen som går ut av Arktis. I kontrast er havområdene nærmere Norge mye varmere, og gir det karakteristiske temperaturskillet mellom øst og vest i De nordiske hav. Den sørlige delen av Grønland er på samme breddegrad som både Bergen og Oslo, men klimaet er svært ulikt. Når Golfstrømmen fortsetter oppover langs vår kyst, gir den oss vårt milde vinterklima langs kysten, mens østkysten av Grønland har følge av den kalde Østgrønlandstrømmen.
Begrenset sjøis i et varmt globalt klima
Stijn De Schepper peker på at man må være forsiktig med å sammenligne tidligere varmeperioder i jordens historie med vår moderne tid eller framtiden. Ikke minst er tidsskalaene svært ulike.
– I denne studien har vi undersøkt et tidsspenn over flere hundre tusen år og hvordan klima og sjøisen har utviklet seg. I dag derimot, har vi en tilbakegang i det arktiske sjøisdekket samtidig som vi endrer klima til en varmere verden, bare innenfor tidsrammen av et par generasjoner, sier De Schepper.
Uansett viser den geologiske historien under tidlig Pliosen viktige kunnskap om en verden under forhold med høye temperaturer og et høyt CO2 -nivå. Når sjøis faktisk kunne oppstå under slike forhold, var det kun fordi endringer i havstrømmene la til rette for det.
De Schepper viser til at sjøisen oppstod sporadisk og var begrenset. Som en konsekvens kunne varmt overflatevann fremdeles nå kysten av Grønland, der dagens isdekke ikke var til stede, kun med mindre isbreer på fjelltoppene.
I en tidligere publikasjon har Caroline Clotten vist at det store sjøisdekket langs østkysten av Grønland først utviklet seg i den sene fasen av Pliosen, for tre millioner år siden. Dette sjøisdekket isolerte Grønland fra varmt overflatevann og bidro til en nedkjøling. Sammen med synkende konsentrasjoner av CO2 til under 275 ppm, hjalp dette til å sette fart på utviklingen av isdekket over Grønland.
Referanse:
Clotten, C., Stein, R., Fahl, K., Schreck, M., Risebrobakken, B. & De Schepper, S., 2018. On the causes of Arctic sea ice in the warm Early Pliocene. Scientific Reports, doi:10.1038/s41598-018-37047-y.
