Kulstof, der lurer i dybhavet, kastede en gammel klimaafbryder, siger forskere

For en million år siden, et mangeårigt mønster af skiftevis isbreer og varme perioder ændret sig dramatisk, da istider pludselig blev længere og mere intense. Forskere har længe mistanke om, at dette var forbundet med afmatningen af ​​et centralt system i Atlanterhavet, der i dag igen bremser. En ny undersøgelse af sedimenter fra Atlanterhavsbunden forbinder denne afmatning direkte med en massiv ophobning af kulstof, der trækkes fra luften ind i afgrunden. Med systemet kørende med fuld hastighed, dette kulstof ville være trængt tilbage i luften ret hurtigt, men i denne periode stagnerede det bare i dybet. Dette tyder på, at kulstofnedbrydningen afkølede planeten - det modsatte af den drivhuseffekt, vi ser nu, når mennesker pumper kulstof ud i atmosfæren. Men hvis strømmen bliver ved med at aftage nu, vi bør ikke forvente, at det hjælper os ved at lagre vores emissioner; muligvis det modsatte. Studiet, ledet af forskere ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, optræder i denne uge i journalen Natur Geovidenskab .

Forskerne målrettede et system af strømme kaldet den atlantiske meridionale væltende cirkulation, eller AMOC. Flyder nordpå nær overfladen, det transporterer varmt, saltvand fra nær ækvator til breddegrader nær Grønland og Nordeuropa. Her, det rammer koldere vand fra Arktis, bliver tættere og synker ned i afgrunden, tager store mængder kulstof med sig fra atmosfæren. Det dybe vand cirkler så tilbage mod syd, hvor meget af det smelter sammen i det sydlige ocean, at frigive kulstof tilbage til luften. Rejsen foregår over årtier til århundreder.

En undersøgelse fra 2014 af Lamont-Doherty geokemiker Steven Goldstein og hans daværende studerende Leopoldo Pena - som begge også er medforfattere til den nye undersøgelse - viste, at denne strøm brat aftog omkring 950, 000 år siden. Den nye undersøgelse viser, at denne afmatning korrelerede direkte med en enorm ophobning af kulstof i det dybe Atlanterhav, og tilsvarende fald i kulstof i luften. Denne begivenhed var den tilsyneladende udløser for en række istider, der kom hver 100. 000 år, i forhold til tidligere, der fandt sted omkring hver 40. 000 år, og som opbyggede mindre is end dem, der kom senere. Forskere kalder dette vendepunkt Midt-Pleistocæn-overgangen, og det nye mønster har bestået gennem den sidste istid, der sluttede omkring 15, 000 år siden. Præcis hvorfor mønsteret er fortsat ved ingen, men undersøgelsen viser tydeligt, at det kulstof, der mangler fra luften, endte i havet, og havde en kraftig effekt på klimaet.

"Det er et en-til-en forhold. Det var som at skifte en kontakt, " sagde hovedforfatter Jesse Farmer, der lavede arbejdet, mens en ph.d. studerende ved Lamont-Doherty. "Det viser os, at der er et intimt forhold mellem mængden af ​​kulstof, der er lagret i havet, og hvad klimaet gør."

Forskerne nåede frem til deres resultater ved at analysere kerner af dybhavssedimenter taget i det sydlige og nordlige Atlanterhav, hvor gammelt dybt vand passerede og efterlod kemiske spor om deres indhold i skallerne på mikroskopiske væsner. Deres analyse bekræftede 2014-undersøgelsen, der viste, at AMOC svækkedes i et omfang, der ikke er set før, omkring 950, 000 år siden, og i usædvanlig lang tid. På grund af dette, det dybe vand opsamlede omkring 50 milliarder tons mere kulstof, end det havde under tidligere istider – svarende til omkring en tredjedel af de menneskelige emissioner, som alle verdenshavene hidtil har optaget i dag. (til kontekst, havene i dag absorberer omkring en fjerdedel af det, vi udleder; jord og vegetation fylder en tredjedel. Resten bliver i luften.)

I den varme periode op til denne begivenhed, atmosfæren havde holdt omkring 280 dele pr. million kulstof; med afmatningen, luftbåren kuldioxid faldt til 180 ppm, målt ved iskerner. Atmosfærisk kulstof var også sunket under tidligere istider, men fra 280 ppm ned kun til omkring 210 ppm. (På grund af menneskelige emissioner gennem de sidste to århundreder, denne normale gentagne 280 ppm varme-æra tal er blevet forældet; atmosfærisk kulstof er nu oppe på omkring 410 ppm.)

På et tidspunkt, strømmen vågnede igen, og tingene varmede et stykke tid, før de faldt tilbage til en anden lignende ekstrem istid, efter 100, 000 år. "Der er masser af ideer om, hvad der fik disse ændringer til at ske, men det er svært at sige, hvad udløseren var, sagde Bärbel Hönisch, Landmandsrådgiver og medforfatter til undersøgelsen. "Der er flere forskellige skruer, du kunne forestille dig at dreje, og masser af løse skruer."

En idé, fortalt af Goldsteins gruppe blandt andre:I nord, gentagne opbygninger af gletschere skraber i sidste ende alt på land ned til grundfjeldet. Efterfølgende gletsjere er så i stand til at klæbe fast til grundfjeldet og fylde endnu mere, før isbjerge udledes i havet. Dette introducerer mere ferskvand at blande med AMOC, gør det mindre tæt og til sidst ude af stand til at synke. I den anden ende, is ville også vokse i Antarktis og udlede flere isbjerge, hvilket ville gøre havets vand koldere og mindre salt, dermed fremme væksten af ​​mere havis. Det her, teoretisk set ville dække overfladen og forhindre dybt vand i at stige og frigive dets kulstof. Men hvis det virkelig er sådan det fungerer, det er ikke klart, hvad der starter eller afslutter nogen af ​​processerne; det er et spørgsmål om kylling-og-æg.

Styrken af ​​AMOC menes at svinge naturligt, men det ser ud til at være svækket med usædvanlige 15 procent siden midten af ​​det 20. århundrede. Ingen er sikker på, hvad der ligger bag, eller hvilke effekter det kan have, hvis afmatningen fortsætter. En anden Lamont-Doherty undersøgelse i sidste måned viste, at en afmatning omkring 13, 000 år siden, i slutningen af ​​sidste istid, blev efterfulgt 400 år senere af en intens kulde, der varede i århundreder.

"Vi skal være forsigtige med at drage paralleller til det, sagde bonde, nu postdoc-forsker ved Princeton University. "Vi ser en lignende svækkelse i dag, og man kan sige, 'Store! Havets cirkulation kommer til at redde os fra et opvarmende klima!' Men det er ikke korrekt, på grund af den måde, forskellige dele af klimasystemet taler til hinanden på." Farmer sagde, at hvis AMOC fortsætter med at svækkes nu, det er sandsynligt, at mindre kulstoffyldt vand vil synke i nord, på samme tid, i det sydlige ocean, ethvert kulstof, der allerede ankommer i det dybe vand, vil sandsynligvis blive ved med at boble op uden problemer. Resultatet:kulstof vil fortsætte med at bygge i luften, ikke havet.

Forskerne påpeger, at AMOC kun er en del af et meget større system af global cirkulation, der forbinder alle oceanerne - den såkaldte Great Ocean Conveyor, et udtryk opfundet af den afdøde Lamont-Doherty-forsker Wallace Broecker, som lagde grunden til meget af den nuværende forskning. Meget mindre er kendt om kulstofdynamikken i Indien og Stillehavet, som tilsammen dværger Atlanterhavet, så der mangler mange brikker i puslespillet. Igangværende forskning hos Lamont-Doherty er rettet mod at opbygge kulstofkronologier for de andre farvande i de næste par år.