Les origines des changements climatiques de l'ère glaciaire pourraient se trouver dans l'hémisphère sud, où les interactions entre le système de vent d'ouest, l'océan Austral et le Pacifique tropical peuvent déclencher des changements globaux de la température atmosphérique, selon une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université du Maine.

Le mécanisme, surnommé le commutateur Zealandia, se rapporte à la position générale de la ceinture des vents d'ouest de l'hémisphère sud - le système de vent le plus fort sur Terre - et des plates-formes continentales du sud-ouest de l'océan Pacifique, et leur contrôle sur les courants océaniques. Les changements de latitude des vents d'ouest affectent la force des gyres océaniques subtropicaux et, à son tour, influence la libération d'énergie des eaux océaniques tropicales, le "moteur thermique" de la planète. La chaleur tropicale se propage rapidement à travers l'atmosphère et l'océan jusqu'aux régions polaires des deux hémisphères, agissant comme le thermostat de la planète.

La dynamique climatique de l'hémisphère sud pourrait être le chaînon manquant pour comprendre les questions de longue date sur les périodes glaciaires, sur la base des conclusions de l'équipe de recherche de l'UMaine, Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia, l'Université de l'Arizona, et GNS Science en Nouvelle-Zélande, Publié dans Examens de la science quaternaire .

Depuis plus d'un quart de siècle, George Denton, Professeur de sciences géologiques UMaine Libra, le premier auteur de l'article de revue, a dirigé des recherches reconstituant l'histoire des glaciers de montagne dans l'hémisphère sud. A la fin des années 1980, lui et Wallace Broecker, un géochimiste à l'université de Columbia, a noté qu'une question clé sur les périodes glaciaires restait en suspens - le lien entre le climat de la période glaciaire et les cycles orbitaux dans la durée et la force de la saison terrestre. Les preuves ont montré que les changements climatiques de l'ère glaciaire étaient synchrones dans les deux hémisphères polaires, avec des transitions rapides des conditions climatiques mondiales glaciaires à interglaciaires. Ils ont conclu que les théories existantes ne pouvaient pas tenir compte de manière adéquate des changements de saisonnalité, la taille de la calotte glaciaire et le climat régional.

Les glaciers de montagne sont très sensibles au climat et bien adaptés à la reconstruction climatique, utilisant des dépôts morainiques distinctifs qui marquent les anciennes limites des glaciers. Dans les années 1990, Denton a dirigé des équipes de recherche dans la cartographie et la datation de séquences de moraines en Amérique du Sud et, plus récemment, dans les Alpes du Sud de la Nouvelle-Zélande, avec le co-auteur David Barrell, géologue et géomorphologue de l'institut de recherche géoscientifique du gouvernement néo-zélandais, Sciences du GNS.

Avec les progrès de la datation isotopique des moraines au milieu des années 2000, Denton s'est associé à Joerg Schaefer de l'Université Columbia, qui dirige le Laboratoire des nucléides cosmogéniques à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty. En collaboration avec le collègue de CU-LDEO et co-auteur Michael Kaplan, Schaefer, Denton, et le professeur adjoint et co-auteur de l'UMaine, Aaron Putnam, ont guidé une succession de projets de terrain et de laboratoire d'étudiants diplômés de l'UMaine (y compris les travaux de doctorat de Putnam) qui ont développé une chronologie des changements des glaciers induits par le climat dans les Alpes du Sud couvrant plusieurs dizaines de des milliers d'années. Le participant le plus récent au partenariat UMaine-CU est UMaine Ph.D. étudiant et co-auteur Peter Strand.

Collectivement, l'UMaine, Les partenaires de CU-LDEO et GNS Science ont travaillé pour créer et compiler des chronologies des glaciers de montagne de Nouvelle-Zélande et d'Amérique du Sud, produire une chronologie complète de l'étendue des glaciers pendant et depuis la dernière période glaciaire. L'équipe a ensuite comparé la datation des moraines aux données paléoclimatiques du monde entier pour mieux comprendre la dynamique climatique des périodes glaciaires et des événements climatiques abrupts à l'échelle du millénaire. Les résultats mettent en évidence une synchronicité mondiale générale de l'avance et du recul des glaciers montagneux au cours de la dernière période glaciaire.

Des informations approfondies sur la dynamique climatique proviennent du co-auteur Joellen Russell, climatologue à l'Université de l'Arizona et Thomas R. Brown Distinguished Chair of Integrative Science. Dans la continuité de ses efforts de longue date pour modéliser la modulation climatique des vents d'ouest, elle a évalué des simulations effectuées dans le cadre du projet d'intercomparaison des modèles de l'océan Austral, dans le cadre de l'initiative Observations et modélisation du carbone et du climat de l'océan Austral. La modélisation a montré que les changements dans les systèmes de vents du sud ont des conséquences profondes sur le bilan thermique global, tel que surveillé par les systèmes glaciaires.

Le "switch" tire son nom de Zealandia, une plate-forme continentale largement submergée d'environ un tiers de la taille de l'Australie, avec les îles de la Nouvelle-Zélande étant les plus grandes parties émergentes. Zealandia présente un obstacle physique à l'écoulement du courant océanique. Lorsque la ceinture des vents d'ouest est plus au nord, le flux vers le sud des eaux océaniques chaudes du Pacifique tropical est dirigé vers le nord de la masse continentale de la Nouvelle-Zélande (mode glaciaire). Avec la ceinture de vent plus au sud, l'eau chaude de l'océan s'étend jusqu'au sud de la Nouvelle-Zélande (mode interglaciaire). La modélisation informatique montre que les effets sur le climat mondial découlent de la latitude à laquelle les vents d'ouest circulent. Un déplacement vers le sud des vents d'ouest du sud stimule la circulation de l'eau dans les océans Pacifique Sud et Austral, et réchauffe les eaux de surface des océans dans une grande partie du globe.

Les chercheurs émettent l'hypothèse que des changements subtils de l'orbite terrestre affectent le comportement des vents d'ouest de l'hémisphère sud, et ce comportement est au cœur des cycles mondiaux des périodes glaciaires. Cette perspective est fondamentalement différente de l'opinion de longue date selon laquelle les influences orbitales sur l'étendue des calottes glaciaires continentales de l'hémisphère nord régulent les climats glaciaires. Pour ajouter du poids à l'hypothèse de Zealandia Switch, les vents d'ouest de l'hémisphère sud régulent les échanges de dioxyde de carbone et de chaleur entre l'océan et l'atmosphère, et, Donc, exercer une influence supplémentaire sur le climat mondial.

"Avec les enregistrements paléoclimatiques interhémisphériques et les résultats de la modélisation couplée du climat océan-atmosphère, ces résultats suggèrent une grande, fin rapide et globale de la dernière période glaciaire au cours de laquelle un épisode de réchauffement d'origine méridionale a relié les hémisphères, " selon les chercheurs, dont le travail a été financé par la Comer Family Foundation, la Fondation de la famille Quesada, la National Science Foundation et le gouvernement néo-zélandais.

La dernière fin glaciaire était un épisode de réchauffement climatique qui a conduit à une saisonnalité extrême (conditions hivernales par rapport à l'été) dans les latitudes nordiques en stimulant une poussée d'eau de fonte et d'icebergs dans l'Atlantique Nord à partir des calottes glaciaires adjacentes. Le réchauffement estival a entraîné un afflux d'eau douce, résultant en une banquise étendue de l'Atlantique Nord qui a causé des hivers nordiques très froids et a amplifié le déplacement annuel vers le sud de la zone de convergence intertropicale et des ceintures de pluie de mousson. Bien que cela ait créé une impression de réponses de température différentes entre les hémisphères polaires, la soi-disant « balançoire bipolaire, " les chercheurs suggèrent que cela est dû aux effets interrégionaux contrastés du réchauffement ou du refroidissement de la planète. Une succession de brusque, il est suggéré que les épisodes d'hivers nordiques froids au cours de la dernière période glaciaire ont été causés par des changements temporaires du mécanisme de commutation de Zealandia.

Le déplacement vers le sud des vents d'ouest de l'hémisphère sud à la fin de la dernière période glaciaire s'est accompagné d'une libération progressive mais soutenue de dioxyde de carbone de l'océan Austral, ce qui peut avoir contribué à verrouiller le système climatique dans un mode interglaciaire chaud.

Les chercheurs suggèrent que l'introduction de CO fossile 2 dans l'atmosphère peut réveiller la même dynamique qui a mis fin à la dernière période glaciaire, potentiellement propulser le système climatique dans un nouveau mode.

« La cartographie et la datation des moraines des glaciers de montagne de l'hémisphère sud aux latitudes moyennes nous amènent à penser que la latitude et la force des vents d'ouest austral, et leur effet sur l'océan tropical/subtropical, en particulier dans la région qui s'étend du bassin d'eau chaude indo-pacifique et de la mer de Tasman jusqu'à l'océan Austral, fournit une explication des changements globaux à l'échelle orbitale entre les modes climatiques glaciaires et interglaciaires, via le mécanisme Zealandia Switch, " a écrit l'équipe de recherche. " Un tel comportement du système océan-atmosphère peut être opérationnel dans le monde en réchauffement d'aujourd'hui, introduire un mécanisme distinctement non linéaire pour accélérer le réchauffement climatique dû au CO atmosphérique 2 augmenter."