A klímaváltozás dinamikájának megértését is segítheti magyar kutatók új modellje
A földtörténet egyik legmarkánsabb ugrásszerű éghajlatváltozását, az Antarktisz eljegesedésével járó ősi globális lehűlés dinamikáját modellezték újszerű módon, laboratóriumi kísérletek és számítógépes szimulációk együttes alkalmazásával magyar fizikusok és geológusok.
A vizsgálat eredményei új megvilágításba helyezhetik a 34 millió évvel ezelőtt bekövetkezett, az élővilágot is sújtó ősi klimatikus esemény ok-okozati összefüggéseit, és ezzel hozzájárulhatnak a napjainkban zajló gyors klímaváltozás dinamikájának megértéséhez is.
Az MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport és MTA-MTM-ELTE Paleontológiai Kutatócsoport, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézete, a Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (FI), valamint az ELTE Általános és Alkalmazott Földtani Tanszékének kutatói azt vizsgálták, hogy mennyiben kielégítő az úgynevezett eocén-oligocén átmenet évtizedek óta széles körben elterjedt, tankönyvekben is szereplő magyarázata.
Az elmélet szerint a Dél-Amerikát az Antarktiszi-félszigettel összekötő földhíd szétválása, azaz a Drake-átjáró kinyílása játszott kulcsszerepet az esemény történetében, ezzel ugyanis létrejött bolygónk legnagyobb vízhozamú óceáni áramlata, az Antarktiszt körbefutó cirkumpoláris áramlás. A hagyományos értelmezés szerint e vízkörzés megindulásával a déli sarkvidék elszigetelődött a trópusok melegét szállító óceáni áramlatoktól, ezáltal a Déli-óceán és az Antarktisz hőmérséklete csökkenni kezdett, míg végül megjelent az állandó jégtakaró – olvasható a közleményben.
A kutatók az ELTE Fizikai Intézetének Kármán-laboratóriumában – amely Közép-Európa egyetlen kifejezetten klímakutatási célú áramlástani kutatóhelye – és a Brandenburgi Műszaki Egyetemen folytatott kísérleteikben a Déli-óceán radikálisan leegyszerűsített modelljét tanulmányozták.
A laboratóriumi elrendezés egy tengelye körül forgatott és vízzel feltöltött hengerszimmetrikus tartály, amelyben az oldalfalak fűtésével és hűtésével biztosították a „sarkvidék-egyenlítő” hőmérséklet-különbséget. A modellben egy kiemelhető válaszfal képviselte a zárt Drake-átjárót, és nagy pontosságú infravörös érzékelőkkel figyelték a modellóceán hőmérsékletviszonyainak átrendeződését az akadály kiemelését követően.
A beszámoló szerint a kísérletekben meglepő módon azt tapasztalták, hogy a „tengerfelszíni” hőmérsékletértékek nemhogy csökkentek, hanem minden esetben nőttek az átjáró kinyílása után, ellentmondva a köráramlás beindulásának hűtő hatására vonatkozó bevett tankönyvi érvelésnek.
A kísérleti eredmények és a földtörténeti hőmérséklet-rekonstrukciók adatai között feszülő ellentmondás feloldása érdekében a csoport egy, az óceáni vízkörzést is magában foglaló globális számítógépes klímamodellhez fordult, amelyben lehetőségük nyílt a Drake-átjáró virtuális „bezárására”, vagyis a kontinensek körvonalának átrajzolására. A PlaSim (Planet Simulator) programcsomag megengedte azt is, hogy kiiktassák a modellből a tengeri jég képződését leíró egyenleteket.
Az eredmények azt mutatták, hogy amennyiben a szimulációban megengedik az óceáni jég kialakulását, ami jelentős fényvisszaverő és egyben hűtő hatással bír, akkor a Drake-átjáró kinyílása valóban globális hőmérséklet-csökkenéshez vezet, összhangban a földtörténeti adatokkal. Ám ha a programban blokkolják a jég keletkezését, akkor a jégmentes laboratóriumi kísérlettel megegyező módon enyhe hőmérséklet-növekedés tapasztalható.
Az eredmények hozzájárulnak a 34 millió évvel ezelőtti hirtelen klímaváltozás bonyolult ok-okozati viszonyainak jobb megértéséhez. A kutatás rámutat arra, hogy önmagában nem állja meg a helyét az a jégkeletkezés másodlagos fényvisszaverő hatását elhanyagoló hagyományos érvelés, amely szerint az óceáni áramlási rendszer átrendeződése önmagában is indokolhatta volna bolygónk hirtelen lehűlését. Földünk összekapcsolt óceáni és légköri folyamatainak múltbeli megértése pedig napjaink aggasztó ütemű éghajlatváltozásának előrejelzésében is hasznosulhat.