Pages2k deel 5: Antarctica revisited

In het voorgaande deel 4 van deze serie toonde ik aan dat de ruimtelijke dekking van de proxies op Antarctica  op basis waarvan Neukom et al concluderen dat er geen sprake was van een middeleeuwse warme periode op dit continent volstrekt onvoldoende is. In dit bericht ga ik nader in op de paper van Lüning et al (2019), ‘The Medieval Climate Anomaly in Antarctica’, die nagenoeg gelijktijdig met het artikel van Neukom et al gepubliceerd werd.

Lüning et al proberen de paleotemperatuur op Antarctica gedurende het MCA ( Medieval Climate Anomaly) in kaart te brengen aan de hand van zoveel mogelijk beschikbare wetenschappelijke onderzoeken en publicaties. Voorwaarde was dat er temperatuurdata beschikbaar moest zijn voor de  periodes 500–900 CE, 950–1250 CE (MCA kernperiode 1000-1200 CE plus foutmarge), 1250–1500 CE en 1500–1800 CE.

In totaal werden voor 60 locaties bruikbare data gevonden in de bestaande literatuur. Beperkten Neukom et al zich tot een handvol ijskerndata, Luning et at gebruikten behalve ijskernen ook data van sedimenten van mariene en meerboringen, data uit veen en ouderdomsbepaling  met behulp van gletsjermorenen en kolonies zeeolifanten.  De gebruikte typen data zijn afkomstig uit de paleontologie, anorganische scheikunde (o.a. δ18O en deuterium), organische scheikunde ( o.a. 14C,  Tex86), geofysica, sedimentologie en ijsmicroscopie.

Hoewel gletsjermorenen en zeeolifanten vooral kwalitatieve gegevens produceren is de variëteit van de door Luning gebruikte proxies te prefereren boven het gebruik van alleen ijskernen. Recent onderzoek wijst namelijk uit dat de correlatie tussen δ18O en temperatuur niet altijd sterk is en vaak een sterke ruimtelijke heterogeniteit kent. Zo toont recent onderzoek in Dronning Maud Land een hoge horizontale variabiliteit voor wat betreft δ18O en blijken stabiele zuurstofisotopen gevoelig voor veranderingen na depositie, vooral in gebieden met een zeer lage neerslag zoals Oost-Antarctica.

Bron: Lüning et al 2019

Op bovenstaande kaart uit de publicatie van Lüning et al zijn de 60 locaties weergegeven die gebruikt zijn voor het onderzoek. Met rode pijltjes heb ik de locaties aangegeven die Neukom et al gebruikten voor hun publicatie. In feite is dit verschil in ruimtelijke dekking tussen beide publicaties al voldoende om de conclusies van Neukom et al ten aanzien van Antarctica niet serieus te nemen. Wat opvalt is dat van de 60 locaties die in de paper van Lüning et al gebruikt zijn er 7 zijn die niet op het continent liggen maar in de buurt van de Antarctische Convergentie. De Antarctische Convergentie is een curve op ongeveer 55 ° ZB waar de koude, noordwaarts stromende Antarctische wateren en de relatief warmere wateren van het subantarctische deel van de oceanen elkaar ontmoeten. De reden dat die wat verder van het continent gelegen locaties toch meegenomen worden is gelegen in het feit dat de temperatuurvariabiliteit op Antarctica vrijwel geheel aangedreven wordt door oceanische cycli.

De temperatuurdata werden verkregen via online databanken zoals Pangaea, NOAA’s NCDC, de datasupplementen van de gebruikte publicaties en via opvragen bij diverse auteurs. De grote diversiteit aan proxytypen veroorzaakte een enorme heterogeniteit (o.a. data resolutie) van de data. De data werden daarom gehomogeniseerd naar tijdstappen van 25 jaar en 50 jaar, standaarddeviaties werden berekend met een betrouwbaarheid van 95%.

De resultaten van het onderzoek zijn op de kaart hieronder te zien:

Bron: Lüning et al 2019

Het overgrote deel (45) van de 60 locaties toont in de data een warme MCA. Negen locaties vertonen echter een tegengesteld beeld, daar is de MCA kouder. Lüning et al verklaren deze tegenstellingen door de aanwezigheid van de ‘Antarctic Dipole’, een patroon van tegengestelde SST (Sea Surface Temperature) zoals in de huidige tijd bekend van de ENSO (El Niño-Southern Oscillation). De  belangrijkste ‘drivers’ van de temperatuur op aarde zijn door diverse onderzoekers gereconstrueerd:

Bron: Lüning et al 2019

Van deze zeven drivers achten Lüning et al de SAM (Southern Annular Mode) en de ENSO de dominante factoren voor Antarctica. Oceaancycli zoals ENSO, SAM en in minder mate de andere drivers beheersen het grootste deel van de klimaatvariabiliteit in het Antarctische gebied, op tijdschalen variërend van jaarlijks tot honderden jaren. De oorzaken achter deze oceaancycli wordt nog steeds niet volledig begrepen. Naast een autocyclisch element ( spontane veranderingen, als gevolg van niet extern gestuurde krachten) zijn waarschijnlijk ook externe forcings  in het spel. Voor wat betreft de SAM en ENSO zijn dat wellicht veranderingen in de zonneactiviteit: ENSO, SAM en zonneactiviteit vertonen in de voorgaande figuur opvallende overeenkomsten in de afgelopen 1500 jaar. MCA en de moderne tijd worden gekenmerkt door hoge waarden, de Little Ice Age (1400-1700 CE) wordt meestal geassocieerd met lage waarden.

Conclusie van Lüning et al is dat de temperatuurreconstructies aantonen dat er sprake was van een duidelijke MCA op Antarctica, en dat het tegengesteld temperatuurbeeld in enkele regio’s het gevolg is van de Antarctic Dipole. Een zestal locaties op Oost-Antarctica geeft een gemengd beeld, waarschijnlijk als gevolg van de extreem lage neerslag in dit deel van Antarctica waardoor een lage signaal-ruis verhouding de resultaten beïnvloedt.