Tidlige menneskelige aktiviteter påvirkede Jordens atmosfære mere end tidligere kendt

For flere år siden, mens man analyserer iskerneprøver fra Antarktis James Ross Island, videnskabsmænd Joe McConnell, Ph.D., og Nathan Chellman, Ph.D., fra DRI, og Robert Mulvaney, Ph.D., fra British Antarctic Survey bemærkede noget usædvanligt:​​en væsentlig stigning i niveauet af sort kulstof, der begyndte omkring år 1300 og fortsatte til nutiden.

Sort kulstof, almindeligvis omtalt som sod, er en lysabsorberende partikel, der kommer fra forbrændingskilder såsom biomasseafbrænding (f.eks. skovbrande) og, for nylig, forbrænding af fossile brændstoffer. Arbejder i samarbejde med et internationalt team af forskere fra Storbritannien, Østrig, Norge, Tyskland, Australien, Argentina, og USA, McConnell, Chellman, og Mulvaney satte sig for at afdække oprindelsen til den uventede stigning i sort kulstof fanget i den antarktiske is.

Holdets resultater, som udkom i denne uge i Natur , pege på en usandsynlig kilde:gamle maori-landafbrændingsmetoder i New Zealand, udført i en skala, der påvirkede atmosfæren over store dele af den sydlige halvkugle og forværrede andre præindustrielle emissioner i regionen i løbet af de sidste 2, 000 år.

"Ideen om, at mennesker på dette tidspunkt i historien forårsagede en så betydelig ændring i atmosfærisk sort kulstof gennem deres jordrydningsaktiviteter er ret overraskende, " sagde McConnell, forskningsprofessor i hydrologi ved DRI, der har designet og ledet undersøgelsen. "Vi plejede at tro, at hvis du gik et par hundrede år tilbage, ville du se på en uberørt, præ-industriel verden, men det er tydeligt fra denne undersøgelse, at mennesker har påvirket miljøet over det sydlige ocean og den antarktiske halvø i mindst de sidste 700 år."

Sporing af det sorte kulstof til dets kilde

For at identificere kilden til det sorte kulstof, undersøgelsesholdet analyserede en række af seks iskerner indsamlet fra James Ross Island og det kontinentale Antarktis ved hjælp af DRI's unikke kontinuerlige iskerneanalysesystem. Metoden, der bruges til at analysere sort kulstof i is, blev først udviklet i McConnells laboratorium i 2007.

Mens iskernen fra James Ross Island viste en bemærkelsesværdig stigning i sort kulstof begyndende omkring år 1300, med niveauer, der er tredoblet over de 700 år, der fulgte, og toppede i løbet af de 16 ^th og 17 ^th århundreder, niveauerne af sort kulstof på steder på det kontinentale Antarktis i samme periode forblev relativt stabile.

Andreas Stohl, Ph.D., fra universitetet i Wien ledede atmosfæriske modelsimuleringer af transport og aflejring af sort kulstof omkring den sydlige halvkugle, der understøttede resultaterne.

"Fra vores modeller og aflejringsmønsteret over Antarktis set i isen, det er klart, at Patagonien, Tasmanien, og New Zealand var de mest sandsynlige oprindelsessteder for de øgede sorte kulstofemissioner fra omkring 1300, sagde Stohl.

Efter at have konsulteret paleofire-registre fra hver af de tre regioner, kun én levedygtig mulighed var tilbage:New Zealand, hvor trækulsregistreringer viste en stor stigning i brandaktivitet begyndende omkring år 1300. Denne dato faldt også sammen med den anslåede ankomst, kolonisering, og efterfølgende afbrænding af store dele af New Zealands skovområder af maorierne.

Dette var en overraskende konklusion, givet New Zealands relativt lille landareal og afstanden (næsten 4, 500 miles), at røgen ville have rejst for at nå iskernen på James Ross Island.

"Sammenlignet med naturlig afbrænding på steder som Amazonas, eller det sydlige Afrika, eller Australien, du ville ikke forvente, at maori-afbrænding i New Zealand ville have en stor indflydelse, men det gør det over det sydlige ocean og den antarktiske halvø, " sagde Chellman, postdoc ved DRI. "At være i stand til at bruge iskerneregistreringer til at vise indvirkninger på atmosfærisk kemi, der nåede ud over hele det sydlige ocean, og at kunne tilskrive det til maoriernes ankomst og bosættelse af New Zealand for 700 år siden var virkelig fantastisk."

Forskningseffekter

Undersøgelsens resultater er vigtige af en række årsager. Først, resultaterne har vigtige implikationer for vores forståelse af Jordens atmosfære og klima. Moderne klimamodeller er afhængige af nøjagtige oplysninger om tidligere klima for at lave fremskrivninger for fremtiden, især på emissioner og koncentrationer af lysabsorberende sort kulstof knyttet til Jordens strålingsbalance. Selvom det ofte antages, at menneskelige påvirkninger under præindustriel tid var ubetydelige sammenlignet med baggrund eller naturlig afbrænding, denne undersøgelse giver nye beviser for, at emissioner fra menneskerelateret afbrænding har påvirket Jordens atmosfære og muligvis dens klima langt tidligere, og i langt større skalaer, end tidligere forestillet sig.

Sekund, nedfald fra biomasseafbrænding er rig på mikronæringsstoffer såsom jern. Planteplanktonvækst i store dele af det sydlige Ocean er næringsbegrænset, så det øgede nedfald fra maoriafbrænding har sandsynligvis resulteret i århundreders øget planteplanktonvækst i store områder af den sydlige halvkugle.

Tredje, resultaterne forfiner, hvad man ved om tidspunktet for maoriernes ankomst til New Zealand, et af de sidste beboelige steder på jorden, der blev koloniseret af mennesker. Māori ankomstdatoer baseret på radiocarbondatoer varierer fra de 13 ^th til 14 ^th århundrede, men den mere præcise datering, som er muliggjort af iskerneregistreringerne, peger på starten af ​​storskala afbrænding af tidlig maori i New Zealand til 1297, med en usikkerhed på 30 år.

"Fra denne undersøgelse og andet tidligere arbejde, vores team har udført, såsom den 2. 000 år gammel blyforurening i Arktis fra det gamle Rom, det er klart, at iskerneregistreringer er meget værdifulde for at lære om tidligere menneskelige påvirkninger af miljøet, " sagde McConnell. "Selv de mest fjerntliggende dele af Jorden var ikke nødvendigvis uberørte i præindustriel tid."