Dengan menganalisis inti es Antartika, para ilmuwan CU Boulder dan tim kolaborator internasional telah mengungkapkan pandangan paling rinci tentang sejarah klimaks planet ini baru-baru ini, termasuk suhu musim panas dan musim dingin yang berasal dari 11.000 tahun yang lalu hingga awal dari apa yang dikenal sebagai Holosen.
Diterbitkan hari ini di Nature, penelitian ini adalah catatan suhu musiman pertama dari jenisnya, dari mana saja di dunia.
“Tujuan tim peneliti adalah untuk mendorong batas-batas apa yang mungkin dengan interpretasi iklim masa lalu, dan bagi kami itu berarti mencoba memahami iklim pada skala waktu terpendek, dalam hal ini secara musiman, dari musim panas ke musim dingin, tahun demi tahun, selama ribuan tahun,” kata Tyler Jones, penulis utama studi tersebut, dan asisten profesor peneliti dan rekan di Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR).
Studi ini juga memvalidasi satu aspek dari teori lama tentang iklim Bumi yang belum terbukti sebelumnya: bagaimana suhu musiman di daerah kutub merespons siklus Milankovitch. Ilmuwan Serbia Milutin Milankovitch berhipotesis seabad yang lalu bahwa efek kolektif dari perubahan posisi Bumi relatif terhadap matahari — karena variasi orbit dan porosnya yang lambat — adalah pendorong kuat iklim jangka panjang Bumi, termasuk awal dan akhir zaman es (sebelum pengaruh manusia yang signifikan terhadap iklim).
“Saya sangat senang bahwa hasil kami mengkonfirmasi prediksi mendasar dari teori yang digunakan untuk menjelaskan siklus iklim zaman es Bumi: bahwa intensitas sinar matahari mengontrol suhu musim panas di daerah kutub, dan dengan demikian mencairnya es juga,” kata Kurt Cuffey, rekan penulis studi dan profesor di University of California Berkeley.
Data yang lebih rinci tentang pola iklim jangka panjang di masa lalu ini juga memberikan dasar penting bagi ilmuwan lain, yang mempelajari dampak emisi gas rumah kaca yang disebabkan manusia terhadap iklim kita saat ini dan masa depan. Dengan mengetahui siklus planet mana yang terjadi secara alami dan mengapa, para peneliti dapat mengidentifikasi dengan lebih baik pengaruh manusia terhadap perubahan iklim dan dampaknya terhadap suhu global.
“Penelitian ini adalah sesuatu yang benar-benar dapat dikaitkan dengan manusia karena kita sebagian mengalami dunia melalui perubahan musim—mendokumentasikan bagaimana suhu musim panas dan musim dingin bervariasi sepanjang waktu diterjemahkan menjadi bagaimana kita memahami iklim,” kata Jones.
Para ilmuwan di seluruh dunia telah lama mempelajari iklim masa lalu Bumi menggunakan inti es yang dikumpulkan dari kutub. Kolom es yang ramping dan berbentuk silinder ini, yang dibor dari lapisan es kuno (kebanyakan di Antartika dan Greenland), memberikan data jangka panjang yang berharga yang terperangkap dalam waktu tentang segala hal mulai dari konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer masa lalu hingga suhu udara dan lautan di masa lalu.
Lapisan Es Antartika Barat (WAIS) Membagi inti es, inti es terpanjang yang pernah dibor oleh para peneliti AS, berukuran panjang 11.171 kaki (atau lebih dari 2 mil) dan diameter 4,8 inci—berisi data dari usia 68.000 tahun yang lalu. Inti es seperti ini kemudian dipotong dengan hati-hati menjadi bagian-bagian yang lebih kecil yang dapat dengan aman diangkut ke dan disimpan atau dianalisis di laboratorium inti es di seluruh negeri — seperti Stable Isotope Lab di CU Boulder.
Untuk studi ini, para peneliti menganalisis catatan berkelanjutan rasio isotop air dari inti es WAIS. Rasio antara konsentrasi isotop ini (unsur-unsur dengan jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda) mengungkapkan data tentang suhu masa lalu dan sirkulasi atmosfer, termasuk transisi antara zaman es dan periode hangat di masa lalu Bumi.
Namun, mengukur perubahan musiman dalam sejarah planet kita dari inti es sangat sulit, karena detail halus yang diperlukan untuk skala waktu yang lebih pendek. Proses dalam lapisan es yang dikenal sebagai difusi, atau penghalusan alami, dapat mengaburkan detail yang diperlukan ini.
Isotop air ini cenderung tidak tinggal di satu tempat di lapisan es atas, tetapi bergerak di jalur yang saling berhubungan (mirip dengan kantong udara di Styrofoam) karena mereka mengubah keadaan antara uap dan es, selama beberapa dekade atau abad, sebelum cukup mengeras. Proses ini dapat “mengaburkan” data yang coba diteliti oleh para peneliti. Tetapi dengan menggunakan inti es berkualitas tinggi dari Lapisan Es Antartika Barat, pengukuran resolusi sangat tinggi dan kemajuan dalam analisis inti es dari 15 tahun terakhir, tim dapat mengoreksi difusi yang ada dalam data dan menyelesaikan penelitian.
“Bahkan di luar itu, kami harus mengembangkan metode baru sepenuhnya untuk menangani data ini, karena tidak ada yang pernah melihatnya sebelumnya. Kami harus melampaui apa yang telah dilakukan siapa pun di masa lalu,” kata Jones.
Sementara studi ini merinci sejarah iklim Bumi, pekerjaan di baliknya memiliki sejarahnya sendiri.
Selama lebih dari tiga dekade, para peneliti di Lab Isotop Stabil INSTAAR telah mempelajari berbagai isotop stabil—bentuk atom nonradioaktif dengan tanda tangan molekuler unik—yang ditemukan di mana-mana dari inti es dalam dan karbon dalam lapisan es hingga udara di atmosfer kita. Jones bergabung dengan lab pada tahun 2007 sebagai mahasiswa master dan tidak pernah pergi.
“Saya memiliki ingatan yang berbeda tentang berjalan ke kantor penasihat saya, Jim White pada sekitar tahun 2013, dan menunjukkan kepadanya bahwa kami akan dapat mengeluarkan nilai-nilai musim panas dan musim dingin dalam catatan ini selama 11.000 tahun terakhir—yang sangat langka. Dalam pemahaman kami, tidak ada yang pernah melakukan ini sebelumnya,” kata Jones. “Kami saling memandang dan berkata, ‘Wow, ini akan menjadi masalah yang sangat besar.'”
Kemudian butuh waktu hampir satu dekade untuk menemukan cara yang tepat untuk menafsirkan data, dari inti es yang dibor bertahun-tahun sebelum pertemuan itu.
Bruce Vaughn, rekan penulis dan kepala ilmuwan dalam proyek tersebut, dan manajer Stable Isotope Lab, dan Bradley Markle, rekan penulis studi dan asisten profesor di INSTAAR dan Departemen Geologi, ada di sana untuk mengumpulkan es di Antartika Barat yang dikirim kembali dan dianalisis.
Langkah tim selanjutnya adalah mencoba menafsirkan inti es resolusi tinggi di tempat lain—seperti Kutub Selatan dan di timur laut Greenland, tempat inti telah dibor—untuk lebih memahami variabilitas iklim planet kita.
“Manusia memiliki rasa ingin tahu yang mendasar tentang bagaimana dunia bekerja dan apa yang telah terjadi di masa lalu, karena itu juga dapat menginformasikan pemahaman kita tentang apa yang bisa terjadi di masa depan,” kata Jones.(phys.org)
