Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Natur

Accelereret marine kulstofcyklus tvunget af tektonisk afgasning over Miocæne Climate Optimum

(a) Placeringer af de steder, der er diskuteret i denne undersøgelse, og fremhæver det nye IODP-sted U1505 (rød stjerne). (b og c) Oversigt over bentiske δ 18 O og δ 13 C registrerer med udviklingen af ​​de polare iskapper (grå skygge). (d) Globale havskorpeproduktionshastigheder med 95 % konfidensintervaller. (e) Rekonstrueret atmosfærisk CO2 niveauer afledt af borisotop og alkenon. Forekomsten af ​​Columbia River Basalt Group (CRBG) er vist ved et orange rektangel (f og g) Excentricitetsfølsomhed for bentiske δ 18 O og δ 13 C (Secc -δ 18 O og Secc -δ 13 C) fra udvalgte IODP/ODP-steder. (h) Udviklingsfaseforhold mellem δ 18 O og δ 13 C-plader i 405-ka bands. Kun resultater med en sammenhæng>0,6 præsenteres. Positive og negative faseforhold indikerer, at δ 18 O fører og halter δ 13 C, henholdsvis. Gul skygge markerer den periode, hvor δ 13 C leder δ 18 O under MCO. Kredit:Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

I en nylig udgivelse i Science Bulletin , et tværfagligt team af forfattere fra Tongji University, Second Institute of Oceanography (Ministry of Natural Resources), Institute of Earth Environment (Chinese Academy of Sciences) og Utrecht University rapporterer for første gang, at massiv kulstoftilførsel fra vulkanisme og havbund spredning har påvirket kredsløbsfasens forhold mellem kulstofkredsløb og klimaændringer.

Tidligere ændringer i klima og kulstofkredsløb er blevet dokumenteret af den stabile isotopsammensætning af bentiske foraminiferale oxygen og kulstof, da de er proxyer for klima-kryosfære og kulstofoverførsler mellem henholdsvis havet og andre reservoirer. Derudover blev de globale klima-kryosfære-ændringer og det marine kulstofkredsløb i væsentlig grad reguleret af Jordens kredsløbsexcentricitet, skævhed og præcession, hvor den 405.000-årige cyklus havde en særlig udtalt effekt.

Da Jorden blev iset af unipolære iskapper ved Antarktis over Oligocæn og Miocæn, for omkring 34 til 6 millioner år siden, udviste variationer i den globale klima-kryosfære og den marine kulstofcyklus næsten in-fase adfærd på excentricitets tidsskalaer.

(a) Sammenligning mellem CNTR og SCEN 1, (b) CNTR og SCEN 2 og (c) CNTR og INT. Modelleringspåvirkninger inkluderer ændringer i ETP, den tektoniske afgasning af kulstoftilførsel (Tg=10 12 g), og fraktionen af ​​nedgravet organisk kulstof. Modeloutput præsenteret her er atmosfærisk CO2 koncentrationer og δ 13 C af opløst uorganisk kulstof i bundvande. Det evolutionære faseforhold mellem δ 13 CCNTR og δ 13 CSCEN1/SCEN2/INT ved 405-ka-cyklussen vises. Kredit:Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

På dette grundlag blev der observeret en moderat, men mærkbar faseforsinkelse af den marine kulstofcyklus i forhold til klima-kryosfæreændringer på omkring 19,2 tusind år. Denne faseforsinkelse blev tilskrevet den relativt lange opholdstid for kulstof i havet.

Men gennem tidsevolutive faseanalyse af nye og offentliggjorte højopløselige bentiske foraminiferale oxygen- og kulstofisotopregistreringer på tværs af det globale hav, finder forfatterne, at variationer i det marine kulstofkredsløb førte klima-kryosfæren med et gennemsnit på omkring 17 tusind år. under Miocæne Climate Optimum fra omkring 17 til 14 millioner år siden.

Dette svarer til forekomsten af ​​Columbia River Flood Basalt og den hurtige globale spredning af havbunden, en periode, hvor massive mængder af dybt udvundet kulstof blev frigivet til atmosfæren.

(a) Excentricitetsmaksima kan forårsage et svind af det antarktiske isvolumen og en øget 16 O (isotopisk let ilt) overføres til havet. Samtidig kan forbedrede monsuner og kontinental forvitring transportere mere alkalinitet og næringsstoffer til havet og frigive mere 12 C-beriget kulstof ud i dybhavet. (b) Under excentricitetsminima forekommer de modsatte processer. Derfor bentiske δ 18 O-δ 13 C-interaktioner er næsten i fase ved excentricitetscyklusser. (c) Tværspektral kohærens og fasevinkler mellem parallelle δ 18 O og δ 13 C-registreringer fra IODP/ODP-steder 1146, U1337, U1338 og U1505 for MCO-intervallet, og de viser, at variationer af bentiske δ 13 C føre dem af δ 18 O i 405-ka bands. Generelt letter den relativt lange opholdstid for kulstof i det dybe hav en føring af bentiske δ 18 O i forhold til δ 13 C. MCO-drivhuseffekten har sandsynligvis fremskyndet reaktionen fra den marine kulstofcyklus på excentricitetskraft, hvilket genererer δ 13 C-lead-δ 18 O scenarie. Kredit:Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

Yderligere følsomhedsanalyser og modelsimuleringer tyder på, at den forhøjede atmosfæriske CO2 koncentrationer og den resulterende drivhuseffekt styrkede den hydrologiske cyklus på lav breddegrad under Miocæn Climate Optimum, hvilket accelererede reaktionen fra den marine kulstofcyklus på excentricitetspådrivelse via forbedret kemisk forvitring og organisk kulstofbegravelse.

Derfor spillede tropiske klimaprocesser en dominerende rolle i reguleringen af ​​det marine kulstofkredsløb, da Jordens klima var i et varmt regime.

Denne undersøgelse giver et robust grundlag for at forbinde langvarige tektoniske hændelser med ændringer i orbitalskala i Jordens overfladesystem.

Flere oplysninger: Fenghao Liu et al., Accelereret marin kulstofcykling tvunget af tektonisk afgasning over Miocæne Climate Optimum, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

Leveret af Science China Press




Sidste artikel

Næste artikel

Varme artikler
Sprog: French | Italian | Spanish | Portuguese | Swedish | German | Dutch | Danish | Norway |

Videnskab © https://da.scienceaq.com