Løs mysteriet om, hvorfor atmosfærisk kuldioxid var lavere i istiden

Siden forskere først fastslog, at atmosfærisk kuldioxid (CO ₂ ) var signifikant lavere i istidens perioder end varme faser, de har søgt at opdage hvorfor, teoretisering om, at det kan være en funktion af havcirkulationen, havis, jernbelastet støv eller temperatur.

Alligevel har ingen computermodel baseret på eksisterende beviser været i stand til at forklare, hvorfor CO ₂ niveauerne var så meget som en tredjedel lavere, da en istid slog til.

En ny undersøgelse offentliggjort i denne uge i Videnskab fremskridt giver overbevisende beviser for en løsning - kombinationen af ​​havvandstemperaturvariation og jern fra støv fra den sydlige halvkugles kontinenter.

"Mange af de tidligere undersøgelser, der analyserede havtemperaturer, antog, at havets temperaturer afkølede med samme hastighed over hele kloden - omkring 2,5 grader (Celsius), "sagde Andreas Schmittner, en klimaforsker ved Oregon State University og medforfatter på undersøgelsen. "Da de kørte deres modeller, temperaturen tegnede sig således kun for en lille mængde atmosfærisk CO ₂ formindske.

"Vi ved nu, at havene afkølet meget mere i nogle regioner, så meget som fem grader (C) på de midterste breddegrader. Da koldt vand har en højere grad af CO ₂ opløselighed, det havde potentialet til at opsuge meget mere kulstof fra atmosfæren, end tidligere undersøgelser redegjorde for - og det indså mere af dette potentiale."

Schmittner og hans kolleger vurderer, at koldere havtemperaturer vil tegne sig for omkring halvdelen af ​​faldet i CO ₂ under det sidste istidsmaksimum - eller højden af ​​den sidste istid. En tredjedel eller deromkring, de siger, var sandsynligvis forårsaget af en stigning i jernbelastet støv, der kommer fra kontinenterne og "befrugter" overfladen af ​​det sydlige ocean. En stigning i jern ville øge fytoplanktonproduktionen, optage mere kulstof og deponere det dybt i havet.

Forskernes modeller tyder på, at denne kombination tegner sig for mere end tre fjerdedele af den reducerede mængde atmosfærisk CO ₂ i sidste istid. Under det sidste glaciale maksimum, CO ₂ niveauer var omkring 180 dele pr. million, hvorimod niveauerne i 1800 e.Kr. - lige før den industrielle revolution - lå på omkring 280 dele pr. million.

Schmittner sagde, at den resterende mængde af reduceret kulstof kan tilskrives variationer i næringsstoftilgængeligheden og/eller havets alkalinitet.

"Stigningen i jern skyldes sandsynligvis, at is skurede landskabet i Patagonia, Australien og New Zealand, trækker jern ud af klipperne og jorden, " sagde Schmittner. "Da det var meget koldt og tørt, jernet ville være blevet taget op af vinden og afsat i havet.

"Vores tredimensionelle model af det globale hav stemmer godt overens med observationer fra havsedimenter fra det sidste glaciale maksimum, giver os en høj grad af tillid til resultaterne. "

Forskerne siger, at da Jorden afkøledes i løbet af den sidste istid, havene afkøles naturligvis også - undtagen nær polarområderne, som allerede var så kolde som de kunne blive uden at fryse. I varme faser, forskellen i havoverfladetemperaturer mellem de høje breddegrader og mellembredderne var signifikant.

Når varmere vand bevæger sig mod Antarktis og begynder at afkøle, den tabte varme går ind i atmosfæren, øge havets potentiale til at opsuge CO ₂ .

"Det er ligesom når man tager en øl ud af køleskabet, "Sagde Schmittner." Da det varmer, boblerne kommer ud. Kuldioxid er en gas, og det kan opløses i vand og komme ind i havet fra atmosfæren, og det er mere opløseligt i koldere vand. Men den proces tager et stykke tid, og derfor indser havet ikke alt dets potentiale til at optage CO ₂ i de farvande omkring Antarktis, der fylder meget af det dybe hav."

Da oceanerne på midten af ​​breddegraden begyndte at køle, de begyndte at opsuge mere CO ₂ fra atmosfæren, og udleder mindre, fordi koldere vand er mere CO ₂ opløseligt.

"Det var den perfekte kombination, der næsten kan forklare, hvorfor CO ₂ niveauerne var omkring en tredjedel lavere i istiden, "Sagde Schmittner.