A földtörténet egyik legmarkánsabb ugrásszerű éghajlatváltozását, az Antarktisz eljegesedésével járó ősi átfogó lehűlés dinamikáját modellezték korszerű módon, laboratóriumi kísérletek és számítógépes szimulációk együttes alkalmazásával magyar fizikusok és geológusok. Eredményeikről a Scientific Reports című folyóiratban számoltak be.

Mint az ELKH közleményében olvasható, 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 sebes klímaváltozás dinamikájának megértéséhez is.

Az Eötvös Loránd Kutatási Hálózathoz (ELKH) tartozó MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport és MTA-MTM-ELTE Paleontológiai Kutatócsoport, az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézete, az ELKH Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (FI), ráadásul 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 alapján a Dél-Amerikát az Antarktiszi-félszigettel összekötő földhíd szétválása, azaz a Drake-átjáró kinyílása játszott kulcsszerepet a rendezvény történetében, ezzel mert létrejött bolygónk legnagyobb vízhozamú óceáni áramlata, az Antarktiszt körbefutó cirkumpoláris áramlás. A tradicionális értelmezés alapján e vízkörzés megindulásával a déli sarkvidék elszigetelődött a trópusok melegét szállító óceáni áramlatoktól, ezáltal a Déli-óceán és az Antarktisz hőmérséklete csökkenni kezdett, ameddig végül megjelent az állandó jégtakaró – olvasható a közleményben.

A tudósok az ELTE Fizikai Intézetének Kármán-laboratóriumában – amely Közép-Európa egyetlen konkrétan klímakutatási célú áramlástani kutatóhelye – és a Brandenburgi Műszaki Felsőfokú intézményben folytatott kísérleteikben a Déli-óceán radikálisan leegyszerűsített modelljét tanulmányozták.

A laboratóriumi elrendezés egy tengelye körül forgatott és vízzel feltöltött hengerszimmetrikus tartály, ahol az oldalfalak fűtésével és hűtésével biztosították a „sarkvidék-egyenlítő” hőmérséklet-különbséget. A modellben egy kiemelhető válaszfal képviselte a zárt Drake-átjárót, és precíz infravörös érzékelőkkel figyelték a modellóceán hőmérsékletviszonyainak átrendeződését az gát kiemelését követően.

A beszámoló alapján a kísérletekben meglepő módon azt tapasztalták, hogy a „tengerfelszíni” hőmérsékletértékek nemhogy csökkentek, hanem kivétel nélkül nőttek az átjáró kinyílása után, ellentmondva a köráramlás beindulásának hűtő hatására vonatkozó bevett tankönyvi érvelésnek.

A kísérleti eredmények és a földtörténeti hőmérséklet-rekonstrukciók adatai közt feszülő ellentmondás feloldása érdekében a csoport egy, az óceáni vízkörzést is magában foglaló mindenre kiterjedő számítógépes klímamodellhez fordult, ahol 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 hangsúlyos fényvisszaverő és egyben hűtő hatással bír, akkor a Drake-átjáró kinyílása igazán teljes körű 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 szokásoknak megfelelő érvelés, amely alapján az óceáni áramlási rendszer átrendeződése önmagában is indokolhatta volna bolygónk hirtelen lehűlését. Földünk összekapcsolt óceáni és légköri folyamatainak múltbeli megértése ugyanakkor napjaink nyugtalanító ütemű éghajlatváltozásának előrejelzésében is hasznosulhat – olvasható az ELKH közleményében.

mti