Lapisan Es Arktik Kembali Meluas Sebelum Pemanasan Global Menghentikannya

Perluasan lapisan es di kawasan Arktik yang berlangsung selama ribuan tahun terhenti akibat pemanasan global yang dipicu aktivitas manusia. Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Science mengungkap bahwa tanda-tanda awal pendinginan yang mendukung pertumbuhan es telah muncul sekitar 2.000 tahun lalu, sebelum tren tersebut berbalik akibat peningkatan gas rumah kaca.

Dilansir dari Detik iNET, temuan ini diperoleh melalui penelitian terhadap Barnes Ice Cap di Pulau Baffin, Kanada. Lapisan es tersebut merupakan salah satu peninggalan terakhir dari Laurentide, kubah es raksasa yang dahulu menutupi sebagian besar wilayah Kanada.

Pada masa kejayaannya, lapisan es Laurentide memiliki ketebalan sekitar 3 kilometer. Volume esnya begitu besar sehingga permukaan laut global berada sekitar 80 meter lebih rendah dibandingkan kondisi ketika air tersebut berada di lautan.

Setelah puncak zaman es terakhir berlalu, peningkatan suhu menyebabkan lapisan es Laurentide menyusut secara bertahap. Sebagian besar lapisan es itu akhirnya lenyap, tetapi Barnes Ice Cap tetap bertahan di dataran tinggi Pulau Baffin.

Penelitian terbaru memperlihatkan bahwa proses penyusutan tersebut tidak berlangsung terus-menerus. Setelah mencapai batas tertentu, lapisan es kembali meluas ketika kondisi lingkungan mendukung pendinginan di wilayah lintang tinggi belahan Bumi utara.

Nicolas Young, ahli geologi dari Lamont-Doherty Earth Observatory, Columbia University, sekaligus penulis utama penelitian, menjelaskan pentingnya kawasan tersebut untuk merekonstruksi sejarah Laurentide.

"Barnes adalah bagian terakhir yang tersisa dari salah satu kubah lapisan es Laurentide," kata Young.

Menurut Young, peninggalan es tersebut menyimpan petunjuk mengenai perubahan lingkungan ketika lapisan es raksasa menyusut dan kemudian mengalami pertumbuhan kembali. Rekaman alami ini membantu peneliti menelusuri perubahan batas es selama ribuan tahun.

Dua metode untuk menentukan usia perluasan es

Peneliti menggunakan dua pendekatan penanggalan independen untuk mengetahui kapan lapisan es kembali meluas. Salah satu faktor penting dalam penelitian ini adalah kondisi dasar Barnes Ice Cap yang membeku langsung pada batuan di bawahnya.

Berbeda dari gletser yang bergerak di atas air lelehan, lapisan es dengan dasar yang membeku pada batuan tidak banyak mengikis permukaan tanah. Akibatnya, sisa tumbuhan yang pernah hidup di wilayah terbuka dapat terawetkan ketika es kembali menutupi kawasan tersebut.

Metode pertama mengukur isotop berilium-10 pada permukaan batuan. Isotop ini terbentuk dan terakumulasi ketika batuan terpapar sinar kosmik, sehingga jumlahnya dapat digunakan untuk memperkirakan berapa lama permukaan tersebut tidak tertutup es.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa lapisan es Laurentide telah mundur hingga mendekati batas es saat ini sekitar 3.600 tahun lalu. Penyusutan yang lebih jauh kemungkinan terjadi sekitar 3.000 tahun lalu.

Pendekatan kedua memanfaatkan sisa tumbuhan yang ditemukan di bawah lapisan es. Tumbuhan tersebut sebelumnya tumbuh di tanah terbuka, kemudian tertutup ketika batas es bergerak maju dan akhirnya menyebabkan tumbuhan itu mati.

Young menggambarkan proses tersebut sebagai bagian penting dari rekaman sejarah perluasan es.

"Jadi, tumbuhan-tumbuhan itu ada di sana, hidup seperti biasa, sampai akhirnya lapisan es Laurentide mulai meluas kembali. Ketika batas es menutupi lumut tersebut, es itu benar-benar membunuhnya," ujar Young.

Melalui penanggalan radiokarbon terhadap sisa lumut, peneliti memperkirakan kapan tumbuhan tersebut tertutup es dan mati. Dalam kajian gletser, waktu kematian akibat tertutup es ini dikenal sebagai tanggal kematian atau kill date.

Penggabungan hasil penanggalan dari berbagai lokasi memungkinkan peneliti menyusun kembali pergerakan batas es. Sekitar 70% hasil penanggalan radiokarbon terkonsentrasi di sekitar tahun 1800, bertepatan dengan puncak periode yang dikenal sebagai Zaman Es Kecil atau Little Ice Age.

Namun, Young menilai periode tersebut bukan awal pertumbuhan kembali lapisan es. Perluasan itu diperkirakan sudah berlangsung selama sekitar 2.000 tahun sebelum mencapai tahap tersebut.

Bukti tambahan berasal dari hampir 200 hasil penanggalan tumbuhan yang dikumpulkan dari lapisan es kecil lain di dataran tinggi yang sama. Data tersebut menunjukkan bahwa perluasan es di wilayah itu baru dimulai sekitar 2.000 tahun lalu.

"Artinya, semua lapisan es kecil di wilayah itu tidak mulai meluas kembali sampai sekitar 2.000 tahun lalu," kata Young.

Karena Barnes Ice Cap terletak tidak jauh dari lokasi pengambilan sampel tersebut, para peneliti menilai lapisan es ini kemungkinan mengalami awal perluasan pada periode yang sama.

Perubahan energi Matahari memicu pendinginan alami

Menurut penelitian tersebut, perubahan pertumbuhan lapisan es dipengaruhi oleh dua faktor utama yang bekerja berlawanan, yaitu berkurangnya energi Matahari yang mencapai wilayah utara dan meningkatnya konsentrasi karbon dioksida di atmosfer.

Energi Matahari yang diterima wilayah lintang tinggi di belahan Bumi utara mencapai puncaknya sekitar 10.000 hingga 11.000 tahun lalu. Setelah itu, jumlah energi tersebut berangsur turun akibat perubahan orbit dan orientasi Bumi.

Penurunan energi Matahari mendorong kecenderungan pendinginan dalam jangka panjang. Sebaliknya, peningkatan karbon dioksida menahan panas di atmosfer dan memberikan efek pemanasan yang mengimbangi sebagian pengaruh pendinginan alami.

Antara 8.000 dan 2.000 tahun lalu, konsentrasi karbon dioksida meningkat sekitar 20 bagian per juta. Meski demikian, Young menjelaskan bahwa pengaruh penurunan energi Matahari tetap lebih kuat selama periode tersebut.

"Penurunan energi Matahari dan suhu itu ternyata mengalahkan efek pemanasan kecil akibat sedikit kenaikan karbon dioksida selama rentang waktu yang sama," jelas Young.

Kondisi tersebut membuat suhu di wilayah lintang tinggi cukup rendah untuk mendukung pertumbuhan kembali lapisan es sekitar 2.000 tahun lalu. Meski menjadi petunjuk penting tentang proses pendinginan, perluasan es ini tidak berarti Bumi telah memasuki zaman es baru secara penuh.

Emisi manusia membalikkan tren pertumbuhan es

Keseimbangan antara pendinginan alami dan pemanasan atmosfer berubah ketika pembakaran batu bara, minyak, dan gas meningkat selama Revolusi Industri. Aktivitas manusia kemudian mendorong kenaikan karbon dioksida dengan kecepatan yang jauh melampaui perubahan alami pada periode sebelumnya.

Young menjelaskan bahwa konsentrasi karbon dioksida meningkat sekitar 12 bagian per juta antara 1750 dan 1850. Jumlah tersebut bertambah sekitar 50 bagian per juta lagi hingga 1960, kemudian pada 2024 kenaikannya mencapai sekitar 138 bagian per juta dibandingkan tingkat pada 1960.

Lonjakan gas rumah kaca memperkuat pemanasan global dan mengubah keseimbangan energi Bumi. Sekitar 1960, Barnes Ice Cap mulai kehilangan massa secara keseluruhan karena jumlah es yang mencair dan hilang telah melampaui pembentukan es baru.

Young menekankan perbedaan skala perubahan yang terjadi setelah aktivitas industri berkembang.

"Begitu kita memasuki Revolusi Industri, kita mulai memompa karbon dioksida dalam jumlah yang jauh lebih besar, pada skala yang belum pernah terjadi dalam catatan geologi," kata Young.

Perubahan tersebut menghentikan kecenderungan perluasan lapisan es yang berlangsung selama ribuan tahun. Barnes Ice Cap kini terus menyusut seiring meningkatnya suhu di kawasan Arktik.

Zona akumulasi es terus menghilang

Perubahan kondisi Barnes Ice Cap terlihat dari menyusutnya bagian permukaan yang berada di atas garis salju. Garis salju merupakan batas ketinggian tempat salju yang bertahan sepanjang tahun mulai mendominasi permukaan.

Pada 1960-an dan 1970-an, sekitar 35% permukaan Barnes Ice Cap masih berada di atas garis salju. Pada awal 2000-an, proporsi tersebut merosot menjadi sekitar 3%, sedangkan menurut penelitian, saat ini tidak ada lagi bagian permukaannya yang berada di atas garis salju.

Young menjelaskan bahwa perubahan ini menunjukkan hilangnya wilayah yang memungkinkan es baru terbentuk dan terakumulasi.

"Ini berarti pada musim panas, seluruh lapisan es itu mencair. Tidak ada lagi zona akumulasi. Tidak ada lagi es baru yang terbentuk," ujar Young.

Tanpa zona akumulasi, lapisan es atau gletser tidak dapat mempertahankan keseimbangannya dalam jangka panjang. Ketika pencairan terus melampaui pembentukan es baru, massa es akan berkurang secara berkelanjutan.

Berdasarkan pemodelan para peneliti, Barnes Ice Cap diperkirakan akan menghilang dalam beberapa abad mendatang, bahkan dalam berbagai skenario emisi yang dianggap masuk akal. Temuan ini menunjukkan bahwa aktivitas manusia telah mengubah arah proses alam berskala planet, termasuk perjalanan perubahan lapisan es yang sebelumnya dipengaruhi oleh faktor iklim alami selama ribuan tahun.