Klima- og kulstofkredsløbstendenser fra de sidste 50 millioner år forenes

Forudsigelser om fremtidige klimaændringer kræver en klar og nuanceret forståelse af Jordens tidligere klima. I en undersøgelse offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt , University of Hawai'i (UH) i Mānoa oceanografer har fuldt ud forenet klima- og kulstofkredsløbstendenser fra de sidste 50 millioner år - og løst en kontrovers diskuteret i den videnskabelige litteratur i årtier.

Gennem Jordens historie, det globale klima og det globale kulstofkredsløb har undergået betydelige ændringer, hvoraf nogle udfordrer den nuværende forståelse af kulstofkredsløbets dynamik.

Mindre kuldioxid i atmosfæren afkøler Jorden og mindsker forvitring af sten og mineraler på land over lange tidsskalaer. Mindre vejrlig bør føre til en lavere calcitkompensationsdybde (CCD), som er den dybde i havet, hvor hastigheden af ​​karbonatmateriale, der regner ned, svarer til hastigheden af ​​carbonatopløsning (også kaldet "snelinje"). Dybden af ​​CCD kan spores over den geologiske fortid ved at inspicere calciumcarbonatindholdet i havbundens sedimentkerner.

Den tidligere kandidatstuderende i oceanografi Nemanja Komar og professor Richard Zeebe, både på UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), anvendt den hidtil mest omfattende computermodel af havets carbonatkemi og CCD, hvilket gør dette til den første undersøgelse, der kvantitativt binder alle de vigtige dele af kulstofkredsløbet sammen på tværs af cenozoikum (sidste 66 millioner år).

Mod forventning, dybhavskarbonatregistreringerne indikerer, at som atmosfærisk kuldioxid (CO ₂ ) faldet i løbet af de sidste 50 millioner år, den globale CCD uddybet (ikke stimet), skabe en kulstofkredsløbsgåde.

"Den variable position af paleo-CCD over tid bærer et signal om fortidens kombinerede kulstofcyklusdynamik, " sagde Komar, hovedforfatter af undersøgelsen. "At spore CCD-evolutionen på tværs af Cenozoic og identificere mekanismer, der er ansvarlige for dens fluktuationer, er derfor vigtige for at dekonvolvere tidligere ændringer i atmosfærisk CO ₂ , forvitring, og dybhavskarbonatbegravelse. Som CO ₂ og temperaturen faldt over cenozoikum, CCD'en skulle have stimlet, men optegnelserne viser, at den faktisk er blevet dybere."

Komar og Zeebes computermodel gjorde det muligt for dem at undersøge mulige mekanismer, der er ansvarlige for de observerede langsigtede tendenser og give en mekanisme til at forene alle observationerne.

"Overraskende nok, vi viste, at CCD-responsen var afkoblet fra ændringer i silikat- og carbonatforvitringshastigheder, udfordrer den langvarige opløftningshypotese, som tilskriver CCD-reaktionen til en stigning i forvitringshastigheder på grund af dannelsen af ​​Himalaya og er i modstrid med vores resultater, " sagde Komar.

Deres forskning tyder på, at afbrydelsen udviklede sig delvist på grund af den stigende andel af karbonat begravet i det åbne hav i forhold til kontinentalsoklen på grund af faldet i havniveauet efterhånden som Jorden afkølede og kontinentale iskapper blev dannet. Ud over, havets forhold forårsagede spredningen af ​​karbonatproducerende organismer i åbent hav i løbet af denne periode.

"Vores arbejde giver ny indsigt i de grundlæggende processer og feedbacks i Jordsystemet, som er afgørende for at informere fremtidige forudsigelser om ændringer i klima og kulstofkredsløb, " sagde Komar.

Forskerne arbejder i øjeblikket på nye teknikker til at begrænse kronologien af ​​klima- og kulstofkredsløbsændringer over de sidste 66 millioner år.