최근 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 발표된 해양 플랑크톤 화석 연구에 따르면, 지구 해양이 냉각되기 50만 년 전, 플라이오세(Pliocene) 초기에 북유럽 바다(Nordic Seas)는 현대의 온도로 냉각되기 시작했다고 한다.
530만~260만 년 전, 플라이오세에서 세계는 오늘날 보다 대개 더 온난했다, 해양이 현대의 온도로 냉각된 것은 400만 년 전에 시작됐지만, 새로운 연구는 북유럽 바다는 그 보다 50만 년 전에 냉각됐음을 보여준다.
유니 연구 및 비야크네스 기후연구센터(Uni Research and the Bjerknes Centre for Climate research)의 연구원인 스틴 데 체퍼(Stijn De Schepper)는 베르겐 대학교(University of Bergen), 독일 알프레드 베게너 연구소(Alfred Wegener Institute), 한국의 극지 연구소(Korea Polar Research Institute)의 연구원들과 함께 노르웨이 해(Norwegian Sea)와 아이슬란드 해(Iceland Sea)에서 얻은 2개의 퇴적 코어로부터 특히 와편모조류 포자(Dinoflagellate cysts) 등의 해양 미생물 플랑크톤 화석을 연구했다.
데 체퍼는 “와편모조류 포자 무리가 450만 년 전에 중요한 변화를 겪었음이 관찰된다”면서 “아이슬란드에서도 냉해 태평양 연체동물이 최초로 동시에 출현한 것과 함께, 우리의 연구결과는 북유럽 바다가 크게 냉각된 것을 증명한다”고 전했다.
이번 새로운 연구와 북유럽 바다로 유입된 태평양 연체동물에 대한 이전의 연구는 베링해협(Bering Strait)이 당시에 열려 있었으며 태평양의 차가운 물이 북극으로 흘러갔음을 제시한다. 이 차가운 물은 동 그린란드를 따라 남쪽으로 흘러 북유럽 바다로 유입됐는데 이곳에서 오늘날과 동일한 온도와 순환 패턴이 있음이 관측되기 시작했다.
오늘날 북유럽 바다의 해수는 동-서 온도 구배에 따라 특성화된다. 그린란드 최남단 부분은 노르웨이 베르겐과 오슬로와 같은 위도이지만 그린란드의 기후가 매우 더 춥다. 스칸디나비아 반도 근처의 온난한 해수가 노르웨이 대서양 해류(Norwegian Atlantic Current)를 거쳐 북쪽으로 이동해 오늘날 노르웨이 해안을 따라 따뜻한 겨울 기후의 원인이 된다. 동 그린란드 해수로 알려진 차가운 해류는 동 그린란드를 따라 남쪽으로 흘러, 운반한 북극해 얼음의 상당 부분을 전달한다.
데 체퍼는 “우리의 연구는 표면 온도 구배가 450만 년 전 이후로만 있었음을 보여주는데, 이때 따뜻한 물은 스칸디나비아 반도 해안을 따라 지속적으로 흘렀고 차가운 물은 그린란드 동쪽 해안을 따라 북유럽 바다로 유입됐다”고 말했다.
초기 플라이오세 때, 그린란드의 만년설은 산악빙하로 제한됐다. 서 북유럽 바다에서 450만 년 전 도달했던 차가운 표면해수는 동 북유럽 바다의 더 따뜻한 해수로부터 그린란드를 고립시켰다. 이 차가운 물이 그린란드를 더 냉각시키고 플라이오세 후기에 그린란드 빙상을 팽창시켰던 것 같다.
<참조> Stijn De Schepper, Michael Schreck, Kristina Marie Beck, Jens Matthiessen, Kirsten Fahl, Gunn Mangerud. Early Pliocene onset of modern Nordic Seas circulation related to ocean gateway changes. Nature Communications, 2015; 6: 8659 DOI: 10.1038/ncomms9659
Nordic Seas cooled 500,000 years before global oceans
The cooling of the Nordic Seas towards modern temperatures started in the early Pliocene, half a million years before the global oceans cooled. A new study of fossil marine plankton published in Nature Communications today demonstrates this.
In the Pliocene, 5.3 to 2.6 million years ago, the world was generally warmer than today. The cooling of the oceans toward the modern situation started from 4 million years ago, but a new study now shows that the Nordic Seas cooled 500,000 year earlier.
Stijn De Schepper, researcher at Uni Research and the Bjerknes Centre for Climate research, has together with colleagues from the University of Bergen, the Alfred Wegener Institute in Germany and the Korea Polar Research Institute, investigated the fossil remains of microscopic marine plankton, especially dinoflagellate cysts, in two sediment cores from the Norwegian Sea and the Iceland Sea.
"We see that the dinoflagellate cyst assemblages underwent fundamental changes around 4.5 million years ago. Together with the simultaneous first occurrence of cool-water Pacific mollusks in Iceland, our results demonstrate that the Nordic Seas cooled significantly," De Schepper says.
Major ocean current changes
This new study and the earlier work on migration of Pacific mollusks into the Nordic Seas suggest that the Bering Strait was open at this time, and that cool water from the Pacific flowed into the Arctic. This cool water flowed southwards along East Greenland and into the Nordic Seas, where we started to see the same temperature and circulation pattern as we have today.
Today, the Nordic Seas surface waters are characterised by an east-west temperature gradient. The southernmost part of Greenland is at the same latitude as Bergen and Oslo in Norway, but the climate in Greenland is much cooler. The warm water near Scandinavia is brought northwards via the Norwegian Atlantic Current, a continuation of the North Atlantic Current, and is today responsible for the mild winter climate along the coast of Norway. Along east Greenland a cold water current known as the East Greenland Current flows southward and transports the major part of all exported Arctic sea ice.
Thermal isolation of Greenland
"Our study shows that a surface water temperature gradient was only established since 4.5 million years ago, when warm waters continued to flow along the Scandinavian coast and cool water entered the Nordic Seas along Greenland's east coast," De Schepper says.
In the early Pliocene the icecap on Greenland was restricted to mountain glaciers. The cool surface water that arrives from 4.5 million years ago in the western Nordic Seas isolates Greenland from the warmer water in the eastern Nordic Seas. This cool water likely leads to cooler temperatures in Greenland and the expansion of the Greenland ice sheet in the late Pliocene.
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