Kdo řídí koho? Podnebí a uhlíkový cyklus v kontinuálních interakcích a měnících se mechanismech zpětné vazby

Rezoluce výzkumného plavidla SE PŘIPOJÍ ve Fremantle (Austrálie) ráno před odplutím lodi na Expedici 356. Výsledky jsou založeny na vzorcích odebraných z této vrtné lodi v rámci Mezinárodního oceánského průzkumného programu IODP. Uznání: William Crawford, IODP JRSO

Brémští vědci v oblasti klimatu vysvětlují mechanismy zpětné vazby, které se za posledních 35 milionů let lišily mezi klimatem a globálním uhlíkovým cyklem.

Současná klimatická krize zdůrazňuje, že narušení uhlíkového cyklu může vést k významným změnám klimatu. Nový výzkum odhaluje, jak uhlíkový cyklus a globální klima interagují v přírodních podmínkách za posledních 35 milionů let geologické historie. Studie vedená Davidem De Vleeschouwerem z MARUM – Centra mořských věd v Brémě, je nyní publikována v Nature Communications.

Umělé globální oteplování je již dlouho prezentováno jako relativně jednoduchý řetězec příčin a následků: Lidé narušují uhlíkový cyklus spalováním fosilních paliv, čímž zvyšují koncentraci CO.2. místo v atmosféře to vede k vyšším teplotám po celém světě. Je však stále jasnější, že to není konec příběhu. Lesní požáry jsou stále častější po celém světě, další emise CO2. místo vstup do atmosféry a další posilování globálního oteplování, což v první řadě zvyšuje riziko lesních požárů. Toto je příklad učebnice, kterou vědci v oblasti klimatu nazývají mechanismem pozitivní zpětné vazby, “zdůrazňuje David De Vleeschouwer, postdoktorský výzkumný pracovník Centra mořských věd o životním prostředí v Brémách – MARUM.

David De Vleeschouwer a jeho kolegové použili izotopová data z jader hlubinných sedimentů k odhalení takových mechanismů zpětné vazby mezi cykly klimatu a uhlíku za přirozených podmínek. “Některá z těchto jader obsahují sedimenty až před 35 miliony let.” Navzdory svému úctyhodnému věku nesou tato ložiska jasnou značku nazvanou Milankovićovy cykly. Milankovićovy cykly se týkají rytmických změn ve tvaru oběžné dráhy Země (excentricita), jakož i sklonu (náklonu) a orientace (precese) osy rotace Země. Stejně jako orloj vytvářejí Milankovićovy cykly změny v distribuci slunečního záření na planetě, a proto způsobují stabilní změnu klimatu, “vysvětluje David De Vleeschouwer. “Podívali jsme se na uhlíkové a kyslíkové izotopové složení mikrofosilií v sedimentu a jako geologické chronometry jsme nejprve použili kadence excentricity, zakřivení a precese.” Dále jsme použili statistickou metodu k určení, zda změny v jednom izotopovém systému vedou ke změnám v druhém izotopu. “

Jeho kolega Maximilian Vahlenkamp dodává: „Když se společný vzor v obou izotopových systémech vyskytne v uhlíkovém systému o něco dříve než v systému izotopů kyslíku, říkáme tomu uhlíkové izotopové olovo. Poté jsme dospěli k závěru, že uhlíkový cyklus vykonává kontrolu nad klimatickým systémem během akumulace sedimentů. „Paleoklimatologové a paleo oceánografové často používají izotopy uhlíku jako indikátor narušení uhlíkového cyklu a izotopy kyslíku jako indikátor změn v globální klimatické situaci. Změny v izotopovém složení těchto hlubinných mikrofosil, například zvýšením kontinentálního ukládání uhlíku suchozemskými rostlinami a půdami nebo růstem ledovců. Může to znamenat ochlazení.

“Systematická a průběžná analýza cest a zpoždění mezi cyklem uhlíku a klimatem představuje inovativní charakter této práce.” Náš přístup vám umožňuje sekvenovat posledních 35 milionů let Země ve vysokém rozlišení, “říká profesor Heiko Pälike. „Ukazujeme, že posledních 35 milionů let lze rozdělit do tří oblastí, z nichž každá má svůj vlastní jedinečný mechanismus cyklu klimatu a uhlíku.“ Autoři v průměru zjistili, že izotopy kyslíku vedou ke změnám izotopů uhlíku. To znamená, že za přirozených podmínek klimatické změny do značné míry regulují dynamiku globálního uhlíkového cyklu. Výzkumný tým se však zaměřil na opačné časy. De Vleeschouwer a jeho kolegové skutečně našli několik starověkých případů, kdy uhlíkový cyklus způsobuje změnu klimatu v časovém horizontu přibližně 100 000 let, stejně jako je tomu v současnosti v mnohem kratších časových měřítcích – „ale pak bez lidského zásahu“, uvádí Pälike.

V nejranějším rozmezí před 35 až 26 miliony let uhlíkový cyklus předstihl změnu klimatu, většinou v obdobích stability podnebí. Období klimatické stability v geologickém záznamu mají často astronomický důvod. Když se oběžná dráha Země kolem Slunce blíží plnému kruhu, sezónní extrémy slunečního záření se odříznou a rovnoměrnější podnebí je napjaté, “vysvětluje David De Vleeschouwer. “Před 35 až 26 miliony let by taková astronomická konfigurace vedla k časové expanzi antarktického ledového příkrovu.” V rámci takového scénáře navrhujeme, aby se zvýšila intenzita ledové eroze a následné zvětrávání hornin. To je důležité, protože zvětrávání silikátových hornin odstraňuje CO.2. místo pochází z atmosféry a nakonec řídí skleníkový efekt. ”

Ale asi před 26 miliony let se způsob jeho fungování radikálně změnil. Uhlíkový cyklus převzal kontrolu v dobách nestability klimatu, nikoli stability. „Věříme, že tato změna je způsobena vzestupem himálajských hor a podnebím ovládaným monzuny. Když na excentrické oběžné dráze Země vzrostou sezónní extrémy slunečního záření, monzuny mohou být opravdu intenzivní. Silnější monzuny umožňují větší chemickou erozi a odstraňování CO.2. místo Řízení uhlíkového cyklu z atmosféry, a tedy z klimatu. ”

Mechanismy navržené autory nejen vysvětlují vzorce pozorované u izotopů uhlíku a kyslíku, ale také poskytují nový pohled na interakci klimatického systému a uhlíkového cyklu v čase. „Některé hypotézy je třeba dále testovat pomocí numerických modelů klimatu a uhlíkového cyklu, ale porozumění na úrovni procesu prezentované v této studii je důležité, protože poskytuje pohled na stroje naší planety za okrajových podmínek, které se zásadně liší od současnosti,“ říká De Vleeschouwer. Poskytuje také scénáře, které lze použít k posouzení schopnosti modelů cyklů klimatu a uhlíku, když se dostanou do extrémních scénářů geologické minulosti.

Odkaz: „Biomasy vysoké zeměpisné šířky a zvětrávání hornin zprostředkovávají časové stupnice excentricity klimatu a uhlíku“ autorů David De Vleeschouwer, Anna Joy Drury, Maximilian Vahlenkamp, ​​Fiona Rochholz, Diederik Liebrand a Heiko Pälike, 6. října 2020, Komunikace o přírodě.
DOI: 10.1038 / s41467-020-18733-w

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.