Oxygentab kan være et stort problem for oceaner

En større undersøgelse af en gammel klimaændring, der påvirkede en betydelig procentdel af Jordens oceaner, har bragt skarp fokus på en mindre kendt skurk i den globale opvarmning:iltmangel.

Studiet, netop udgivet i den prestigefyldte Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ), undersøgte en tidligere periode med global opvarmning for omkring 94 millioner år siden, da oceanerne blev iltfrie.

Denne berømte periode i Jordens geologiske historie, kendt som en Oceanic Anoxic Event (OAE), var mere alvorlig og på meget længere tidsskalaer end de nuværende ændringer. Men det har givet forskerne, der studerer denne periode, en ekstrem casestudie for at hjælpe med at forstå, hvordan havene påvirkes af høje atmosfæriske CO2-emissioner.

Forsker Dr. Matthew Clarkson og professor Claudine Stirling, fra kemiafdelingen ved University of Otago (New Zealand), anvendte et revolutionerende nyt værktøj til at undersøge, hvordan havene reagerede på klimaændringer tidligere.

Professor Tim Lenton, fra University of Exeter, udviklet en model til at fortolke de nye data, mens de besøgte universitetet i Otago. Modellen gjorde det muligt for teamet at kvantificere, hvor meget kul der blev injiceret i atmosfæren for at udløse hver af de to faser af den oceaniske anoksiske begivenhed.

"Det fortæller os, hvor sårbart Jordsystemet er over for store emissioner af kuldioxid til atmosfæren - hvad enten det skyldes vulkanske processer eller menneskelige aktiviteter, "Lenton sagde." En langsigtet konsekvens af opvarmning af klimaet er at deoxygenere havet-med alvorlige konsekvenser for havlivet. "

Forskerne brugte en ny teknik, der måler naturligt forekommende uranisotoper fra gamle sedimenter, som kunne bruges til at estimere havets iltindhold, og dermed identificere en gammel geokemisk registrering af, hvor meget af havet, der blev deoxygeneret for mange millioner år siden. De anvendte denne teknik på geologiske sedimenter, der engang var deponeret i havet og i dag er bevaret på land ved de hvide klipper i det sydlige England, og også i Italien.

De fandt ud af, at den sandsynlige drivmekanisme for denne anoksiske, eller deoxygenering, begivenheden var afløb af næringsstoffer, selv drevet af høje CO2 -emissioner og varmere temperaturer og når CO2 -emissionerne reduceres, sammen med næringsindhold, globale oceaner kom sig i en periode.

Professor Stirling siger evnen til at forudsige, hvad der kan ske, takket være kombinationen af ​​uranisotoper og modellering, er et markant gennembrud.

"Det hjælper os med at forstå den manglende brik i puslespillet, hvad sker der med iltniveauet i vores oceaner, når de påvirkes af global advarsel. CO2 -niveauerne i atmosfæren var meget højere, end de er nu, så vi vil ikke se dette niveau af ændring i lang tid, men vi vil se den samme rækkefølge af begivenheder, ”siger hun.

Områder med havdeoxygenering, kendt som "døde zoner", kan findes i øjeblikket i en række oceaner rundt om i verden, såsom i de østlige dele af det tropiske Stillehav, Atlanterhavet og de indiske oceaner. De "døde zoner" opstår, fordi det er sværere at opløse ilt i vand, når havene er varme, og også mere ilt bruges op under nedbrydning af biologisk materiale. I disse zoner er der store mængder næringsstoffer, fører til store mængder organisk stof, og derfor er der brugt mere ilt op. Nogle af disse næringsstoffer kommer fra afstrømning i floder, og nogle fra opvækst af dybt havvand.

Dr. Clarkson forklarer undersøgelsens betydning:

"Fra undersøgelser som denne kan forskere beskrive sammenhængen mellem øgede globale temperaturer og øgede globale forvitringshastigheder, som driver et højt input af næringsstoffer til havet.

"Dette fører til høj primær produktivitet i havene og til sidst tab af ilt, da det organiske stof nedbrydes ved aerob respiration. Denne proces ligner eutrofiering, som sker i mange søer og floder på grund af tilførsel af gødning, men i dette tilfælde skete det på en global oceanisk skala, "siger Dr. Clarkson.

"Gennem sammenligning med andre geokemiske data, og simulere begivenheden med en ny biogeokemisk model, Vi præsenterer stærke beviser for næringsstofindgangshypotesen som en drivmekanisme for anoxi (deoxygenering). "

Begivenheden var sandsynligvis forårsaget af øgede CO2 -emissioner fra vulkansk aktivitet, over hundredtusinder af år. Havfaunaen led stærkt under denne begivenhed, selvom det ikke betragtes som en af ​​de største masseudryddelser i Jordens historie.

"En anden betydning af denne undersøgelse er, at vi er i stand til at lægge et nyt estimat på havbundens område, der blev anoksisk, omkring 8-15 procent, sammenlignet med kun 0,3 procent i det moderne hav.

"Det er vigtigt, en række helt uafhængige undersøgelser, med meget forskellige metoder, finder konsekvente resultater for Oceanic Anoxic Event. Dette hjælper giver forskere meget større tillid, når de forsøger at forstå arven fra moderne menneskelig aktivitet. "

Denne særlige Oceanic Anoxic Event blev også antaget at have varet i omkring 1 million år, men de nye data viser også for første gang, at de globale oceaner kortvarigt restituerede midt under begivenheden, før han vender tilbage til udbredt anoksi igen.

"Denne genopretning var et resultat af faldende CO2 -emissioner fra vulkanske kilder, og fjernelse af kulstof fra atmosfæren ved forvitring og begravelse af organisk stof. Disse to processer vides at hjælpe med at regulere det globale klima, fungerer som negative feedback -mekanismer, der ligner en termostat, men de tager meget lang tid. "