Suboppervlakkige oceaanopwarming op millennia- tot orbitaire schaal en polynjavorming voor de kust van Dronning Maud Land tijdens de laatste glacial

Waarom verborgen warmte onder Antarctisch ijs ertoe doet

Als we ons de laatste ijstijd voorstellen, denken we aan een bevroren, onveranderlijke wereld. Toch was de oceaan onder het zeeijs rond Antarctica allesbehalve stil. Deze studie kijkt diep onder het oppervlak van de Weddellzee, voor de kust van Dronning Maud Land in Oost-Antarctica, en vindt dat pulsen van relatief warm water herhaaldelijk naar het oppervlak opstegen en grote ijsvrije gebieden — polynja’s — openden. Deze verborgen warmte-afgiftes smolten de ijskap niet weg; ze kunnen die juist hebben geholpen aangroeien. Begrijpen hoe deze oude wisselwerking tussen oceaan, ijs en atmosfeer werkte is cruciaal om te voorspellen hoe de huidige opwarming van de oceanen Antarctica en de mondiale zeespiegel kan herschikken.

Een uniek oceanisch tijdskapsel op de zeebodem

De onderzoekers haalden een lange sedimentkern omhoog van het Bungenstock-plateau, een onderzeese ophoping in het oostelijke deel van de Weddellzee, ongeveer 70 kilometer ten noorden van de moderne continentale richel. In deze kern bouwden modder en kleine schelpen van rondzwemmende micro-organismen, foraminiferen (met name Neogloboquadrina pachyderma), vrijwel continu op tussen circa 75.000 en 20.000 jaar geleden, waardoor een groot deel van de laatste ijstijd wordt bestreken. Die schelpen bewaren subtiele chemische vingerafdrukken van het water waarin ze groeiden. Door meerdere onafhankelijke signalen in de schelpen te meten—zuurstof- en koolstofisotopen, magnesium-tot-calcium-verhoudingen en zeldzame ‘gecluste’ isotopen—reconstrueerde het team veranderingen in suboppervlakkige temperatuur, zoutgehalte en voedingsstoffen in de bovenste 50–150 meter van de oceaan over tienduizenden jaren.

Warm water verscholen onder een koud oppervlak

Tegenwoordig is de bovenste Zuidelijke Oceaan gelaagd: een zeer koude, relatief zoete bovenlaag ligt boven een zoutere, iets warmere massa ‘Warm Deep Water’. Het dichtheidsverschil tussen deze lagen houdt het warme water op diepte en helpt kustelijke ijsplaten te beschermen tegen smelten. De sedimentkern toont dat dit evenwicht tijdens de laatste glaciale periode herhaaldelijk verschoof. De proxy’s laten episodes zien waarin de temperatuur op 50–150 meter diepte met ongeveer 1–2 °C steeg, terwijl de luchttemperaturen in Antarctica koeler werden. Deze suboppervlakkige warmteperioden gingen ook gepaard met zoutere en voedingsrijkere omstandigheden, wat erop wijst dat de diepere warme watermassa naar hogere, minder diepe niveaus oprees waar de foraminiferen leefden.

Oudere polynja’s die zich binnen een bevroren zee openden

Tijdens de koudste fasen van de laatste ijstijd—vooral rond 72–63, 58–55, 52–48, 43–40 en 38–20 duizend jaar geleden—wijst het bewijs erop dat het warme diepe water het dichtst bij het oppervlak kwam. De auteurs betogen dat deze verticale herverdeling van warmte en zout herhaaldelijk de dichtheidslagen verzwakte en de vorming van open waterpolynja’s voor Dronning Maud Land bevorderde, ook al was elders het zeeijs wijdverspreid en dik. In deze polynja’s kon zeeijs zich niet gemakkelijk vormen of blijven bestaan omdat warmte van onderop bleef opwellen en naar de atmosfeer ontsnapte. Onafhankelijke aanwijzingen ondersteunen dit beeld: andere sedimentkernen in de regio vertonen ongewoon hoge productiviteit en goede conservering van schelpen tijdens glaciale tijden, en fossielen van sneeuwpetrelkolonies aan land geven aan dat er binnen hun beperkte foerageergebied open water beschikbaar moet zijn geweest ondanks de uitgebreide zeeijsbedekking.

Winden, ijs en verre oceanen als medeplichtigen

De studie koppelt deze terugkerende polynja’s aan een web van wisselwerkende krachten die verschillende tijdschalen overspannen. Op orbitale tijdschalen van ongeveer 41.000 jaar veranderde de schuine stand van de aarde het contrast tussen lage en hoge breedten. Perioden met kleine kanteling versterkten temperatuurverschillen tussen tropen en polen, wat sterkere westenwinden en betere aanvoer van warm diep water in de Weddellgyre begunstigde. Tegelijkertijd hielpen uitgebreid glaciaal zeeijs en sterke afwaartse (katabatische) winden van een grotere Antarctische ijskap warmte op diepte vast te houden totdat de bovenste oceaan onstabiel genoeg werd om om te keren. Op kortere, milleniaanse tijdschalen traden de suboppervlakkige opwarmingen in de Zuidelijke Oceaan vaak op wanneer de Atlantische Meridionale Omwentelingscirculatie—een sleutelcomponent van de mondiale oceaancirculatie—sterk was. Dit wijst op een schommelachtige verbinding tussen klimaatverschuivingen in de Noord-Atlantische en de Zuidelijke Oceaan.

Wat dit betekent voor ijstijden en onze toekomst

De auteurs concluderen dat een terugkerende “Glaciale Dronning Maud Land Polynja” een normaal kenmerk van de laatste ijstijd was, waarschijnlijk even groot als de Great Weddell Polynya die in de jaren zeventig werd waargenomen, maar opererend over duizenden jaren in plaats van slechts enkele jaren. Door tijdens koude periodes warmte uit de oceaan naar de atmosfeer te ventileren, hebben deze polynja’s mogelijk de sneeuwval over Antarctica vergroot en de ijskap aan de continentale rand doen aangroeien, terwijl ze tegelijkertijd de diepe oceaan mengden en mogelijk de wereldwijde circulatie en koolstofopslag beïnvloedden. Hoewel moderne polynja’s die op satellietbeelden verschijnen door andere achtergrondcondities worden gevormd, tonen ze dat deze regio zeer gevoelig blijft voor kleine verschuivingen in wind, zeeijs en oceaanstructuur. Het verleden biedt daarmee een waarschuwing: veranderingen in verborgen suboppervlakkige warmte rond Antarctica kunnen het ijs–oceaansysteem snel herschikken, met gevolgen die de hele wereld kunnen raken.

Bronvermelding: Pinho, T.M.L., Nürnberg, D., Nele Meckler, A. et al. Millennial-to-orbital-scale subsurface ocean warming and Polynya formation off Dronning Maud Land during the last glacial. Nat Commun 17, 2440 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70498-w

Trefwoorden: Antarctische polynja, Circulatie van de Zuidelijke Oceaan, suboppervlakkige oceaanopwarming, laatste glaciale periode, Dronning Maud Land