Ændringer i havets kemi viser, hvordan havniveauet påvirker det globale kulstofkredsløb

Et nyt internationalt studie af ændringer i havets kemi, ledet af forskere ved University of Southampton, viser, hvordan havniveauet påvirker det globale kulstofkredsløb (GCC), udvekslingen af ​​kulstof mellem jordens atmosfære, jord, vand og levende organismer.

GCC er en kritisk del af, hvordan Jordens klimasystem regulerer temperaturen og er et vigtigt studieområde for at forstå virkningerne af menneskelig aktivitet, herunder stigende atmosfærisk CO2 på planeten. Et særligt element af interesse for forskere er det marine kulstofkredsløb:den rolle, som havene spiller i at absorbere og frigive CO2 mellem vandet og atmosfæren.

Når man studerer det marine kulstofkredsløb, har man troet, at overfladevandskoncentrationen af ​​opløst uorganisk kulstof (DIC) - det samlede kulstof i dets uorganiske former, der er til stede i havvandet - primært reguleres af udvekslingen af ​​CO2 mellem overfladehavet og havets overflade. atmosfære, hvor alt overskydende kulstof derefter eksporteres til det dybe hav. Ændringer i havets kulstofindhold - såsom stigende niveauer af opløst CO2 forårsaget af menneskeskabte emissioner - blev antaget for det meste at påvirke de øvre lag af havet.

Denne forståelse er imidlertid baseret på nutidens forhold og holder muligvis ikke over længere tidsskalaer. Havet optager også CO2 fra atmosfæren under den langsigtede proces med forvitring og erosion af silikatmineraler på land. Denne CO2 transporteres ud i havet af floder, og når den først er i havets farvande, eksporteres den gradvist via det dybe hav for at blive aflejret på havbunden, hvor den kan opbevares i millioner af år.

Ændringer i mængden af ​​CO2 absorberet af havene over geologisk tid kan bestemmes ud fra kulstofisotopsammensætningen af ​​gamle marine karbonatfossiler, især dem af marine planktoniske foraminiferer, som giver indsigt i den opløste CO2, der er tilgængelig i havvand, da foraminifererne levede.

Tidligere undersøgelser baseret på foraminiferiske kulstofisotoper har antydet, at langtidsopbevaring af kulstof på land eller på havbunden i løbet af ti til hundreder af millioner år har været forbundet med ændringer i atmosfæriske kuldioxidkoncentrationer med varmt klima (høj atmosfærisk CO2) svarende til høj kulstoflagring på landjorden og omvendt.

For første gang har en ny undersøgelse, ledet af videnskabsmænd fra University of Southampton i samarbejde med kinesiske og portugisiske kolleger, direkte forbundet ændringer i det uorganiske kulstofindhold i oceanerne, herunder de dybe reservoirer, med ændringer i havniveauet ved hjælp af veldaterede marine karbonatfossiler fra oceaniske sedimenter aflejret gennem de sidste 75 millioner år. Kulstofindholdsrekonstruktionen blev udført ved hjælp af en ny metode - calciumcarbonat-klumpede isotoppalaeotherometrie - som bestemmer den temperatur, ved hvilken gamle marine karbonater udfældes, som derefter bruges til at estimere det uorganiske kulstofindhold i dybhavet.

De fandt ud af, at når havniveauet var lavt, faldt det uorganiske kulstofindhold i havet og omvendt. Korrelationen viste sig at være mest tydelig i perioder med langsigtet global opvarmning, hvilket indikerer, at varmere klimaer, højere atmosfærisk CO2, øget kulstoflagring i kontinentale klipper og lavere havniveau har en tendens til at forekomme sammen, hvilket afspejler en stærk sammenhæng mellem flere komponenter af jordsystemet under drivhusforhold.

Dr. Lei Cheng fra Ocean and Earth Sciences ved University of Southampton, som ledede undersøgelsen, sagde:"Vores resultater afslører, at Jordens kulstofcyklus-feedback over geologiske tidsskalaer virker forskelligt afhængigt af den globale klimabaggrund, og disse tilbagekoblinger var mest udtalte under tidligere varme perioder. Dette har konsekvenser for fremtidige klimaændringer, fordi under global opvarmning vil jordsystemet sandsynligvis skifte til en tilstand med høj klimafølsomhed."