תפקיד מכריע של אינטראקציות בין האוקיינוס לקרח ימי בחמימות הבולטת במהלך שיא האקלים המיוקני

כשכדור הארץ היה חם באופן מפתיע

לפני כ־17 מיליון שנה נדד כוכבנו לגל חום טבעי שנקרא שיא האקלים המיוקני. טמפרטורות עולמיות עלו הרבה מעל לרמות של היום, ואזורי הקטבים התחממו במיוחד. עם זאת, אפילו מודלי האקלים הטובים ביותר שלנו התקשו לשחזר עד כמה החם היה, ובפרט בקרבת הקטבים. המחקר הזה מציג שאלה פשוטה אך כוחנית: האם המפתח לחמימות הקדומה לא היה רק גזי חממה באטמוספירה, אלא גם מה שקרה באוקיינוסים ובקרח הימי ברוחבי קו האורך הגבוהים?

אקלים עבר שמאתגר את המודלים שלנו

עדויות גאולוגיות מרמזות שבעת שיא האקלים המיוקני, הטמפרטורות על פני השטח העולמיות היו גבוהות בכ־8–10 °C ביחס לתקופה הטרום־תעשייתית, כאשר אוקיינוסים קוטביים היו לפעמים חמים יותר מהיום ביותר מ־10 °C. רמות הפחמן הדו־חמצני היו ככל הנראה כפולות עד משולשות ביחס לפני המהפכה התעשייתית, מה שמסביר במידה את החמימות אך לא את פער הטמפרטורות הצפוי הקטן בין הקו המשווה לקטבים. מחקרים סימולציה רבים הצליחו לחמם את הפלנטה כולו, אך נכשלו בעקביות בהעלאת הטמפרטורות באזורי הקוטב די כדי להתאים לעדויות. אי־התאמה זו עוררה ספקות לגבי הבנתנו את האקלימים החמים בעבר ובעתיד.

בדיקת שתי "ארצות" וירטואליות

המחברים השתמשו בשני מודלי מערכת־ארץ מתקדמים — NorESM1‑F ו‑IPSL‑CM5A2 — והזינו להם את אותה גאוגרפיה מיוקנית, צמחייה, כיסויי קרח ורמות פחמן דו־חמצני סבירות. הסידור הזה איפשר השוואה הוגנת של האופן שבו כל מודל טיפל באותו עולם קדום. שתי ה"ארצות" הווירטואליות התחממו באופן ניכר, בכ־4–8 °C בממוצע, בקנה מידה שתואם שחזורים רבים. אך הן סטו באופן חריף זה מזה בארקטיקת. NorESM הפיק התחממות קוטבית קיצונית, עם טמפרטורות פני השטח בארקטיקת שיותר מ־20 °C מעל לערכי הטרום־תעשייתיים ואוקיינוס ארקטי כמעט ללא קרח. לעומת זאת, IPSL הראתה התחממות קוטבית מתונה יותר וקרח ימי עונתי שעדיין כיסה אזורים נרחבים בחורף. כאשר השוו תוצאות המודלים עם רמזי טמפרטורה מתוך מאובנים וכימיה בסלעים ובמשקעים, NorESM התאימה טוב יותר לאוקיינוסים הקוטביים החמימים מן הרגיל מאשר IPSL, אם כי היא הייתה חמה מדי בחלק מאזורי היבשה.

כיצד זרמי האוקיינוס והקרח הימי מטים את המאזן

כדי להבין מדוע המודלים התנהגו שונה כל כך, חקרו החוקרים את מאזן האנרגיה ודפוסי הסירקולציה. בשני העולמות, גזי חממה נוספים לכדו יותר חום והיתוך הקרח חשף פחות משטחי הכוכב ובהתאמה גרם לספיגה מוגברת של קרינת שמש. עננים גם הוסיפו מעט התחממות נוספת באזורים הצפוניים הרחוקים. אך ההבדל המכריע נבע מהאוקיינוסים והקרח הימי. ב‑NorESM, סירקולציית התהפכות אטלנטית חזקה שאבה כמויות גדולות של מים חמים ומלוחים לכיוון הארקטי וערבבה אותם לעומק, בעוד שמי עומק מדרום נחלשו. סירקולציה נמרצת זו, בשילוב תעלת ים רחבה פתוחה בין האטלנטי לארקטי, הציפה את האוקיינוס הקוטבי בחום ומליחות. המים המלוחים יותר קפאו בקושי רב יותר, ותמיסה חזקה הביאה חום באופן מתמיד לפני השטח, מה שמנע את היווצרותו מחדש של הקרח הימי. כאשר הקרח הימי כמעט נעלם לאורך כל השנה, הים הכהה ספג עוד יותר אנרגיית שמש, והגביר עוד יותר את טמפרטורות הקטבים. לעומת זאת, IPSL סימלה סירקולציית התהפכות חלשה יותר, הובלה צפוןית מופחתת של חום וקרח ימי חורפי מתמיד אשר סייעו לשמור על הארקטיקת קרירה יותר.

בדיקת תפקיד האטמוסфера

הצוות גם בדק האם הבדלים באטמוספירה לבדה יכולים להסביר את התוצאות המנוגדות. בשני המודלים נצפתה החלשה של הסירקולציה מהטרופיים אל הקוטב, דפוס דומה למה שמצופה בתרחישי התחממות עתידיים. כאשר החוקרים אילצו גרסת־אטמוספירה בלבד של NorESM עם טמפרטורות פני הים ותבניות קרח ימי שהושאלו מריצות IPSL, דפוס ההתחממות שהתקבל דמה בהרבה ל‑IPSL מאשר ל‑NorESM. הניסוי הזה הראה שעל סקלות גדולות האטמוספרות של שני המודלים מתנהגות בדומה. הלחץ האמיתי נבע מאופן תגובת המודלים של האוקיינוס והקרח הימי — במיוחד כמה חום הועבר צפון וכמה קל היה לארקטיקת לאבד את כיסויי הקרח שלה.

לקחים לעתיד מתוך אוקיינוס קדום

במונחים פשוטים, עבודה זו טוענת ששיא האקלים המיוקני אולי היה סוג קוטבי של אקלים שונה במהותו — כזה שבו זרמי אוקיינוס חזקים, מי שטח מלוחים והפחתה דרמטית של הקרח הימי פעלו יחד עם גזי חממה כדי להגביר באופן חזק את ההתחממות ברוחבי הקוטב. גרסתו של NorESM לעולם הזה, עם סירקולציה אטלנטית עוצמתית וארקטיקת כמעט חסרת קרח, מתאימה טוב יותר לעדויות הזמינות מאשר ארקטיקה קרה ועשירה בקרח, אפילו אם היא עשויה להניח אובדן קרח ימי קיצוני מעט. המחקר מדגיש שלהבין נכון את האקלימים החמים של העבר והעתיד אינו עניין של כוונון רמת הפחמן הדו‑חמצני בלבד. נדרש גם לתפוס כיצד האוקיינוסים והקרח הימי מקיימים אינטראקציה, וכמה רגישים מערכות אלה לשינויים בגאוגרפיה ובכוחות. השוואות טובות יותר בין מודלים רבים ויותר רמזים גאולוגיים אודות קרח ימי קדום וסירקולציית האוקיינוס העמוק יהיו חיוניים כדי לקבוע כיצד האוקיינוסים המחממים שלנו עלולים לעצב מחדש את האקלים הקוטבי במאות השנים הבאות.

ציטוט: Tan, N., Fluteau, F., Zhang, Z. et al. A critical role of ocean–sea ice interactions in the pronounced warmth during the Miocene Climatic Optimum. Commun Earth Environ 7, 326 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03324-2

מילות מפתח: שיא האקלים המיוקני, סירקולציה אוקיינית, קרח ימי, הגברה קוטבית, התהפכות אטלנטית