Le origini dei cambiamenti climatici dell'era glaciale potrebbero trovarsi nell'emisfero australe, dove le interazioni tra il sistema eolico di ponente, l'Oceano Australe e il Pacifico tropicale possono innescare rapide, cambiamenti globali della temperatura atmosferica, secondo un gruppo di ricerca internazionale guidato dall'Università del Maine.

Il meccanismo, soprannominato l'interruttore Zealandia, si riferisce alla posizione generale della fascia dei venti occidentali dell'emisfero australe, il sistema di vento più forte sulla Terra, e delle piattaforme continentali dell'Oceano Pacifico sudoccidentale, e il loro controllo sulle correnti oceaniche. I cambiamenti nella latitudine dei venti occidentali influenzano la forza dei vortici oceanici subtropicali e, a sua volta, influenza il rilascio di energia dalle acque dell'oceano tropicale, il "motore termico" del pianeta. Il calore tropicale si diffonde rapidamente attraverso l'atmosfera e l'oceano fino alle regioni polari di entrambi gli emisferi, fungendo da termostato del pianeta.

Le dinamiche climatiche dell'emisfero australe potrebbero essere l'anello mancante nella comprensione delle domande di lunga data sulle ere glaciali, sulla base dei risultati del gruppo di ricerca di UMaine, Osservatorio della Terra di Lamont-Doherty della Columbia University, l'Università dell'Arizona, e GNS Science in Nuova Zelanda, pubblicato in Recensioni di scienza quaternaria .

Per più di un quarto di secolo, George Denton, UMaine Libra Professore di Scienze Geologiche, il primo autore dell'articolo di giornale, ha condotto ricerche per ricostruire la storia dei ghiacciai montani nell'emisfero australe. Alla fine degli anni '80, lui e Wallace Broecker, un geochimico alla Columbia University, ha osservato che una questione chiave sulle ere glaciali rimaneva irrisolta:il legame tra il clima dell'era glaciale e i cicli orbitali nella lunghezza e nella forza della stagione terrestre. Le prove hanno mostrato che i cambiamenti climatici dell'era glaciale erano sincroni in entrambi gli emisferi polari, con rapide transizioni dalle condizioni climatiche globali glaciali a quelle interglaciali. Hanno concluso che le teorie esistenti non potevano spiegare adeguatamente i cambiamenti nella stagionalità, dimensione della calotta glaciale e clima regionale.

I ghiacciai montani sono molto sensibili al clima e si prestano bene alla ricostruzione climatica, utilizzando caratteristici depositi morenici che segnano i limiti dell'ex ghiacciaio. Negli anni '90, Denton ha guidato gruppi di ricerca nella mappatura e datazione di sequenze moreniche in Sud America e, più recentemente, nelle Alpi meridionali della Nuova Zelanda, con il coautore David Barrell, geologo e geomorfologo con l'istituto di ricerca geoscientifica del governo della Nuova Zelanda, Scienza GNS.

Con i progressi nella datazione isotopica delle morene a metà degli anni 2000, Denton ha collaborato con Joerg Schaefer della Columbia University, che dirige il Laboratorio di Nuclidi Cosmogenici presso l'Osservatorio della Terra di Lamont-Doherty. Insieme al collega e coautore di CU-LDEO Michael Kaplan, Schäfer, Denton, e l'assistente professore e coautore di UMaine Aaron Putnam hanno guidato una serie di progetti sul campo e di laboratorio di studenti laureati UMaine (incluso il lavoro di dottorato di Putnam) che hanno sviluppato una cronologia dei cambiamenti dei ghiacciai indotti dal clima nelle Alpi meridionali che abbracciano molte decine di migliaia di anni. Il partecipante più recente alla partnership UMaine-CU è UMaine Ph.D. studente e co-autore Peter Strand.

Collettivamente, l'UMaine, I partner di CU-LDEO e GNS Science hanno lavorato per creare e compilare cronologie dei ghiacciai di montagna dalla Nuova Zelanda e dal Sud America, producendo una cronologia completa dell'estensione del ghiacciaio durante e dopo l'ultima era glaciale. Il team ha quindi confrontato la datazione morenica con i dati del paleoclima in tutto il mondo per ottenere informazioni sulle dinamiche climatiche delle ere glaciali e sugli eventi climatici improvvisi su scala millenaria. I risultati evidenziano una generale sincronicità globale dell'avanzata e del ritiro montagna-ghiacciaio durante l'ultima era glaciale.

Approfondimenti sulle dinamiche climatiche provengono dal coautore Joellen Russell, scienziato del clima presso l'Università dell'Arizona e Thomas R. Brown Distinguished Chair of Integrative Science. Seguendo i suoi sforzi di lunga data nel modellare la modulazione climatica dei venti occidentali, ha valutato le simulazioni fatte nell'ambito del Southern Ocean Model Intercomparison Project, parte dell'iniziativa Osservazioni e modellizzazione del carbonio e del clima nell'Oceano meridionale. La modellazione ha mostrato che i cambiamenti ai sistemi eolici meridionali hanno profonde conseguenze per il bilancio globale del calore, come monitorato dai sistemi glaciali.

L'"interruttore" prende il nome da Zealandia, una piattaforma continentale in gran parte sommersa circa un terzo delle dimensioni dell'Australia, con le isole della Nuova Zelanda che sono le parti emergenti più grandi. Zealandia presenta un impedimento fisico al flusso della corrente oceanica. Quando la fascia dei venti occidentali è più a nord, il flusso verso sud dell'acqua calda dell'oceano dal Pacifico tropicale è diretto a nord della massa continentale della Nuova Zelanda (modalità glaciale). Con la cintura del vento più a sud, l'acqua calda dell'oceano si estende a sud della Nuova Zelanda (modalità interglaciale). La modellazione al computer mostra che gli effetti del clima globale derivano dalla latitudine alla quale circolano i venti occidentali. Uno spostamento verso sud dei venti occidentali meridionali rinvigorisce la circolazione dell'acqua nel Pacifico meridionale e negli oceani meridionali, e riscalda le acque oceaniche di superficie in gran parte del globo.

I ricercatori ipotizzano che sottili cambiamenti nell'orbita terrestre influenzino il comportamento dei venti occidentali dell'emisfero australe, e quel comportamento è al centro dei cicli globali dell'era glaciale. Questa prospettiva è fondamentalmente diversa dalla visione di lunga data secondo cui le influenze orbitali sull'estensione delle calotte glaciali continentali dell'emisfero settentrionale regolano i climi dell'era glaciale. L'aggiunta di peso all'ipotesi di Zealandia Switch è che l'emisfero australe a ovest regola lo scambio di anidride carbonica e calore tra l'oceano e l'atmosfera, e, così, esercitare un'ulteriore influenza sul clima globale.

"Insieme ai record del paleoclima interemisferico e ai risultati dei modelli climatici accoppiati oceano-atmosfera, questi risultati suggeriscono un grande, fine rapida e globale dell'ultima era glaciale in cui un episodio di riscaldamento di origine meridionale ha collegato gli emisferi, "Secondo i ricercatori, il cui lavoro è stato finanziato dalla Comer Family Foundation, la Fondazione Famiglia Quesada, la National Science Foundation e il governo della Nuova Zelanda.

L'ultima terminazione glaciale è stata un episodio di riscaldamento globale che ha portato a una stagionalità estrema (condizioni invernali contro estive) alle latitudini settentrionali, stimolando un flusso di acqua di disgelo e iceberg nell'Atlantico settentrionale dalle calotte glaciali adiacenti. Il riscaldamento estivo ha portato all'afflusso di acqua dolce, con conseguente diffuso ghiaccio marino del Nord Atlantico che ha causato inverni settentrionali molto freddi e ha amplificato lo spostamento annuale verso sud della zona di convergenza intertropicale e delle cinture monsoniche. Sebbene ciò abbia creato l'impressione di diverse risposte di temperatura tra gli emisferi polari, la cosiddetta "altalena bipolare, " i ricercatori suggeriscono che ciò sia dovuto agli effetti interregionali contrastanti del riscaldamento o del raffreddamento globale. Una successione di eventi di breve durata, brusco, si ipotizza che episodi di inverni freddi settentrionali durante l'ultima era glaciale siano stati causati da spostamenti temporanei del meccanismo di interruttore della Zelanda.

Lo spostamento verso sud dei paesi occidentali dell'emisfero australe al termine dell'ultima era glaciale è stato accompagnato da un rilascio graduale ma sostenuto di anidride carbonica dall'Oceano Antartico, che potrebbe aver contribuito a bloccare il sistema climatico in una modalità interglaciale calda.

I ricercatori suggeriscono che l'introduzione di CO . fossile ₂ nell'atmosfera potrebbe risvegliare le stesse dinamiche che hanno posto fine all'ultima era glaciale, potenzialmente spingendo il sistema climatico in una nuova modalità.

"La mappatura e la datazione delle morene montuose e glaciali dell'emisfero australe di media latitudine ci porta a ritenere che la latitudine e la forza dei venti occidentali australi, e il loro effetto sull'oceano tropicale/subtropicale, in particolare nella regione che va dalla piscina calda indo-pacifica e dal mare di Tasman fino all'Oceano Australe, fornisce una spiegazione per guidare i cambiamenti globali su scala orbitale tra le modalità climatiche glaciali e interglaciali, tramite il meccanismo Zealandia Switch, " ha scritto il gruppo di ricerca. "Un tale comportamento del sistema oceano-atmosfera potrebbe essere operativo nel mondo in fase di riscaldamento di oggi, introducendo un meccanismo decisamente non lineare per accelerare il riscaldamento globale dovuto alla CO . atmosferica ₂ salita."