Ősi klímaváltozás a laborasztalon
Az Eötvös Loránd Kutatási Hálózathoz tartozó MTA–ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport, a CsFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézete, a Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet, az MTA-MTM-ELTE Paleontológiai Kutatócsoport, valamint az ELTE Általános és Alkalmazott Földtani Tanszékének kutatói azt vizsgálták, hogy mennyiben kielégítő az ún. eocén-oligocén átmenet évtizedek óta széles körben elterjedt, tankönyvekben is szereplő magyarázata. Eszerint 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.
A kísérletből (balra) és a szimulációból (jobbra) kapott felszíni hőmérsékleteloszlások "zárt" Drake-átjáró esetén. A pirosas színek az átlagosnál magasabb, a kékes színek alacsonyabb hőmérsékletet jelölnek. (Forrás: MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport)
A kutatók az ELTE Fizikai Intézetének Kármán-laboratóriumában (amely Közép-Európa egyetlen kifejezetten klímakutatási célú áramlástani kutatóhelye) és a Brandenburgi Műszaki Egyetemen (Cottbus, Németország) folytatott kísérleteikben a Déli-óceán radikálisan leegyszerűsített modelljét tanulmányozták. A laboratóriumi elrendezés egy tengelye körül forgatott és vízzel feltöltött hengerszimmetrikus tartály, melyben az oldalfalak fűtésével és hűtésével biztosították a "sarkvidék-egyenlítő" hőmérséklet-különbséget. A modellben egy kiemelhető válaszfal képviselte a zárt Drake-átjárót, s nagypontosságú infravörös érzékelőkkel figyelték a modell-óceán hőmérséklet-viszonyainak átrendeződését az akadály kiemelését követően. A kísérletekben meglepő módon azt tapasztalták, hogy a "tengerfelszíni" hőmérséklet-értékek nemhogy csökkentek, hanem minden esetben nőttek az átjáró kinyílása után, ellentmondva a köráramlás beindulásának hűtő hatására vonatkozó bevett tankönyvi érvelésnek.
A kísérletekhez használt két forgókádas berendezés egyike (BTU Cottbus-Senftenberg)
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, mely jelentős fényvisszaverő (és ezzel hűtő-) hatással bír, akkor a Drake-átjáró kinyílása valóban globális hőmérséklet-csökkenéshez vezet, összhangban a földtörténeti adatokkal. Ám amennyiben a jégkeletkezést blokkolják a programban, 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 "szétszálazásához". Rámutat arra, hogy önmagában nem állja meg a helyét a jégkeletkezés másodlagos fényvisszaverő hatását elhanyagoló hagyományos érvelés, mely szerint az óceáni áramlási rendszer átrendeződése önmagában is indokolhatta volna bolygónk hirtelen lehűlését. Földünk összekapcsolt óceáni és légköri folyamatainak múltbeli megértése pedig napjaink aggasztó ütembe kapcsolt éghajlatváltozásának előrejelzésében is hasznosulhat.
A tanulmány a Scientific Reports-ban 2021. október 7-én jelent meg.