Plankton som klimadriver i stedet for solen?

Udsving i Jordens kredsløbsparametre anses for at være udløseren for langsigtede klimatiske udsving såsom istider. Dette inkluderer variationen af ​​hældningsvinklen for Jordens akse med en cyklus på omkring 40, 000 år. Kielbaserede havforskere ledet af GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel har vist ved hjælp af en ny model, at biogeokemiske interaktioner mellem hav og atmosfære også kunne være ansvarlige for klimasvingninger på denne tidsskala.

Jordens klimahistorie er præget af periodiske ændringer, der normalt tilskrives solstråling, der når jordens overflade. Denne isolering er ikke konstant over geologisk tid, men moduleres af cykliske ændringer i Jordens kredsløbsparametre. En af de vigtigste parametre, der påvirker isolering, er hældningen af ​​Jordens rotationsakse (skrå), der ændrer sig periodisk over tid med en cykluslængde på omkring 40 000 år. Kemiske og isotopiske signaturer af sedimenter, der blev deponeret i kridtperioden og andre perioder i Jordens historie, dokumenterer regelmæssige ændringer i temperatur og kulstofcykling på denne tidsskala. De 40 kyr-cykler, der observeres i de geologiske klimaarkiver, menes at være et resultat af skråstødsudløste ændringer i isolering, der påvirker overfladetemperaturen, cirkulationen af ​​havet og atmosfæren, den hydrologiske cyklus, biosfæren, og i sidste ende kulstofcyklussen. Et af problemerne med denne standardteori er, at ændringer i global isolering er meget små og skal forstærkes af dårligt forståede positive feedbackmekanismer for at påvirke det globale klima.

En gruppe forskere fra Kiel, Tyskland foreslår et helt andet perspektiv, der kommer fra en ny numerisk model af den marine biosfære. Det simulerer omsætningen af ​​planktonbiomasse i havet og løser de tilhørende mikrobielle oxidations- og reduktionsreaktioner, der styrer de stående lagre af opløst ilt, sulfid, næringsstoffer og plankton i havet. I deres modeleksperimenter fandt forskerne overraskende en selvbærende klimakredsløb på 40 kyr ved hjælp af den biogeokemiske model integreret i en cirkulationsmodel i Kridthavet uden at anvende skråstvingning.

"I vores model, kulstofcyklussen styres stort set af plankton, der lever i overfladehavet, "forklarer prof. dr. Klaus Wallmann fra GEOMAR, hovedforfatter til undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort i Naturgeovidenskab . Plankton forbruger atmosfærisk CO ₂ via fotosyntese og af mikroorganismer, der nedbryder planktonbiomasse og frigiver CO ₂ tilbage i atmosfæren. Siden CO ₂ er en kraftig drivhusgas, det biologiske CO ₂ omsætning påvirker overfladetemperaturer og det globale klima. Væksten af ​​plankton styres af næringsstoffer, der deltager i en række mikrobielle oxidations- og reduktionsreaktioner.

"Vi har integreret denne nye biogeokemiske model i en cirkulationsmodel af Kridthavet, og det skaber en selvbærende 40 kyr klimacyklus uden at anvende skrå tvang, "siger Dr. Sascha Flögel, medforfatter fra GEOMAR. "Fra vores perspektiv, cyklussen induceres af et væv af positive og negative tilbagemeldinger, der er forankret i den iltafhængige omsætning af nitrogen, fosfor, jern og svovl i havet. Kemiske og isotopiske data registreret i sedimenter deponeret i Kridthavet viser periodiske ændringer, der er i overensstemmelse med modelresultaterne, ”Flögel fortsætter

I dette nye syn på klimaændringer, forholdet mellem årsager og virkninger er radikalt anderledes end standardorbitalteorien. Den marine biosfære i stedet for isolering sætter tempo og amplitude ved at kontrollere det delvise tryk af CO ₂ i atmosfæren. "Vores nye teori understøttes af observationer og er i overensstemmelse med vores forståelse af biogeokemiske cyklusser i havet, "ifølge prof. Wallmann.

"Skævhed og andre orbitale parametre kan imidlertid også påvirke de globale klimaændringer, når deres sarte virkninger på isolering forstærkes af positive feedbackmekanismer. Derfor, de periodiske klimaændringer, der er dokumenteret i den geologiske rekord, kan afspejle både biosfærens ånde og jordsystemets reaktion på ydre kredsløb og isolering, "opsummerer professor Dr. Wolfgang Kuhnt fra Kiel University, der deltog i denne undersøgelse.