As origens das mudanças climáticas da era do gelo podem estar no hemisfério sul, onde as interações entre o sistema de vento oeste, o Oceano Antártico e o Pacífico tropical podem desencadear rapidamente, mudanças globais na temperatura atmosférica, de acordo com uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade do Maine.

O mecanismo, apelidado de Switch Zealandia, relaciona-se com a posição geral do cinturão de vento oeste do Hemisfério Sul - o sistema de vento mais forte da Terra - e as plataformas continentais do sudoeste do Oceano Pacífico, e seu controle sobre as correntes oceânicas. Mudanças na latitude dos ventos de oeste afetam a força dos giros oceânicos subtropicais e, por sua vez, influencia a liberação de energia das águas do oceano tropical, a "máquina de calor" do planeta. O calor tropical se espalha rapidamente pela atmosfera e oceano para as regiões polares de ambos os hemisférios, atuando como termostato do planeta.

A dinâmica climática do hemisfério sul pode ser o elo que faltava para a compreensão de questões de longa data sobre as idades do gelo, com base nas descobertas da equipe de pesquisa da UMaine, Observatório da Terra Lamont-Doherty da Columbia University, a Universidade do Arizona, e GNS Science na Nova Zelândia, publicado em Quaternary Science Reviews .

Por mais de um quarto de século, George Denton, Professor de Ciências Geológicas UMaine Libra, o primeiro autor do artigo de jornal, liderou pesquisas que reconstroem a história das geleiras das montanhas no hemisfério sul. No final dos anos 1980, ele e Wallace Broecker, um geoquímico da Universidade de Columbia, observou que uma questão chave sobre as eras glaciais permanecia sem solução - a ligação entre o clima da era glacial e os ciclos orbitais na duração e intensidade da estação terrestre. As evidências mostraram que as mudanças climáticas da era do gelo foram sincronizadas em ambos os hemisférios polares, com rápidas transições de condições climáticas globais glaciais para interglaciais. Eles concluíram que as teorias existentes não poderiam explicar adequadamente as mudanças na sazonalidade, tamanho do manto de gelo e clima regional.

As geleiras das montanhas são altamente sensíveis ao clima e adequadas para a reconstrução climática, usando depósitos de moreia distintos que marcam os limites da antiga geleira. Na década de 1990, Denton liderou equipes de pesquisa no mapeamento e datação de sequências de moreias na América do Sul e, mais recentemente, nos Alpes do Sul da Nova Zelândia, com o co-autor David Barrell, geólogo e geomorfólogo do instituto de pesquisa em geociências do governo da Nova Zelândia, GNS Science.

Com os avanços na datação isotópica de morenas em meados dos anos 2000, Denton se juntou a Joerg Schaefer da Universidade de Columbia, que dirige o Laboratório de Nuclídeos Cosmogênicos no Observatório Terrestre Lamont-Doherty. Junto com o colega e co-autor do CU-LDEO Michael Kaplan, Schaefer, Denton, e o professor assistente e co-autor da UMaine, Aaron Putnam, guiaram uma sucessão de projetos de campo e laboratório de estudantes de graduação da UMaine (incluindo o trabalho de Ph.D. de Putnam) que desenvolveram uma cronologia das mudanças nas geleiras induzidas pelo clima nos Alpes do Sul abrangendo muitas dezenas de milhares de anos. O participante mais recente da parceria UMaine-CU é UMaine Ph.D. aluno e co-autor Peter Strand.

Coletivamente, o UMaine, Os parceiros CU-LDEO e GNS Science trabalharam para criar e compilar cronologias de geleiras de montanha da Nova Zelândia e América do Sul, produzindo uma cronologia abrangente da extensão da geleira durante e desde a última idade do gelo. A equipe então comparou a datação da moreia com dados de paleoclima em todo o mundo para obter insights sobre a dinâmica climática das eras glaciais e eventos climáticos abruptos em escala milenar. As descobertas destacam uma sincronicidade global geral do avanço e recuo da geleira montanha durante a última era do gelo.

Insights profundos sobre a dinâmica do clima vêm do co-autor Joellen Russell, cientista do clima da Universidade do Arizona e Thomas R. Brown Distinguished Chair of Integrative Science. Seguindo seus esforços de longa data para modelar a modulação climática dos ventos de oeste, ela avaliou simulações feitas como parte do Projeto Intercomparação de Modelos do Oceano Antártico, parte da iniciativa Observações e Modelagem de Carbono e Clima do Oceano Antártico. A modelagem mostrou que as mudanças nos sistemas de vento do sul têm consequências profundas para o orçamento global de calor, monitorado por sistemas de geleira.

O "switch" leva o nome de Zealandia, uma plataforma continental em grande parte submersa com cerca de um terço do tamanho da Austrália, com as ilhas da Nova Zelândia sendo as maiores partes emergentes. Zealandia apresenta um impedimento físico ao fluxo das correntes oceânicas. Quando o cinturão de vento oeste está mais ao norte, o fluxo para o sul da água quente do oceano do Pacífico tropical é direcionado ao norte da massa de terra da Nova Zelândia (modo glacial). Com o cinturão de vento mais ao sul, a água quente do oceano se estende até o sul da Nova Zelândia (modo interglacial). A modelagem por computador mostra que os efeitos do clima global surgem da latitude em que os ventos de oeste estão circulando. Uma mudança para o sul dos ventos oeste do sul revigora a circulação da água nos oceanos do Pacífico Sul e do Sul, e aquece as águas superficiais do oceano em grande parte do globo.

Os pesquisadores levantam a hipótese de que mudanças sutis na órbita da Terra afetam o comportamento dos ventos de oeste do hemisfério sul, e esse comportamento está no cerne dos ciclos globais da era do gelo. Essa perspectiva é fundamentalmente diferente da visão de longa data de que as influências orbitais na extensão das camadas de gelo continentais do hemisfério norte regulam os climas da era do gelo. Adicionando peso à hipótese do switch Zealandia é que os ventos do hemisfério sul regulam a troca de dióxido de carbono e calor entre o oceano e a atmosfera, e, portanto, exercer uma influência adicional no clima global.

"Junto com os registros paleoclimáticos inter-hemisféricos e com os resultados da modelagem climática oceano-atmosfera acoplada, essas descobertas sugerem um grande, fim rápido e global da última era do gelo em que um episódio de aquecimento originado no sul ligou os hemisférios, "de acordo com os pesquisadores, cujo trabalho foi financiado pela Comer Family Foundation, a Fundação Família Quesada, a National Science Foundation e o governo da Nova Zelândia.

A última terminação glacial foi um episódio de aquecimento global que levou a uma extrema sazonalidade (inverno vs. verão) nas latitudes do norte, estimulando uma descarga de água derretida e icebergs no Atlântico Norte a partir de mantos de gelo adjacentes. O aquecimento do verão levou ao influxo de água doce, resultando na disseminação do gelo marinho no Atlântico Norte que causou invernos muito frios no norte e ampliou a mudança anual para o sul da Zona de Convergência Intertropical e dos cinturões de chuva das monções. Embora isso tenha criado uma impressão de diferentes respostas de temperatura entre os hemisférios polares, a chamada "gangorra bipolar, "Os pesquisadores sugerem que isso se deve aos contrastantes efeitos inter-regionais do aquecimento ou resfriamento global. Uma sucessão de efeitos de curta duração, abrupto, episódios de invernos frios do norte durante a última era glacial são sugeridos como causados ​​por mudanças temporárias no mecanismo de switch de Zealandia.

A mudança para o sul dos ventos do hemisfério sul no final da última era do gelo foi acompanhada por uma liberação gradual, mas sustentada de dióxido de carbono do Oceano Antártico. o que pode ter ajudado a travar o sistema climático em um modo interglacial quente.

Os pesquisadores sugerem que a introdução de CO fóssil ₂ na atmosfera pode estar despertando a mesma dinâmica que encerrou a última era do gelo, potencialmente impulsionando o sistema climático para um novo modo.

"O mapeamento e a datação de morenas glaciares de montanhas de latitudes médias do Hemisfério Sul nos leva à visão de que a latitude e a força dos ventos do oeste austral, e seu efeito no oceano tropical / subtropical, particularmente na região que abrange o Indo-Pacífico Warm Pool e o Mar da Tasmânia até o Oceano Antártico, fornece uma explicação para a condução de mudanças globais em escala orbital entre os modos climáticos glaciais e interglaciais, através do mecanismo de switch Zealandia, "a equipe de pesquisa escreveu." Esse comportamento do sistema oceano-atmosfera pode ser operativo no mundo atual em aquecimento, introdução de um mecanismo distintamente não linear para acelerar o aquecimento global devido ao CO atmosférico ₂ subir."