Skutki dawnych emisji dwutlenku węgla sugerują możliwe scenariusze przyszłego klimatu

Skutki dawnych emisji dwutlenku węgla sugerują możliwe scenariusze przyszłego klimatu

Masowe uwalnianie gazów cieplarnianych, prawdopodobnie wywołane przez aktywność wulkaniczną, spowodowało około 56 milionów lat temu okres ekstremalnego globalnego ocieplenia, znany jako paleoceńsko-eoceński maksimum termiczny (PETM). Nowe badanie potwierdza teraz, że PETM był poprzedzony mniejszym epizodem ocieplenia i zakwaszenia oceanów spowodowanych krótszym wzrostem emisji dwutlenku węgla.

Nowe odkrycia, opublikowane 16 marca w Science Advances, wskazują, że ilość węgla uwolniona do atmosfery podczas tego wydarzenia poprzedzającego była mniej więcej taka sama, jak obecna skumulowana emisja dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych i innej działalności człowieka. W rezultacie krótkotrwałe wydarzenie prekursorowe pokazuje, co może się stać, jeśli obecne emisje można szybko zamknąć, podczas gdy znacznie bardziej ekstremalne globalne ocieplenie PETM pokazuje konsekwencje dalszego uwalniania węgla do atmosfery w obecnym tempie.

„Było to krótkotrwałe beknięcie równoważne temu, co już uwolniliśmy z emisji antropogenicznych” – powiedział współautor James Zachos, profesor nauk o Ziemi i planetologii oraz Ida Benson Lynn z Katedry Zdrowia Oceanów na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. „Gdybyśmy dzisiaj wyłączyli emisje, węgiel w końcu zmieszałby się w głębinach morskich i jego sygnał zniknąłby, ponieważ zbiornik głębinowy jest tak ogromny”.

Ten proces zajęłby setki lat – długi czas jak na ludzkie standardy, ale krótki w porównaniu z dziesiątkami tysięcy lat, jakie zajęło ziemskiemu systemowi klimatycznemu odzyskanie sił po bardziej ekstremalnym PETM.

Nowe odkrycia opierają się na analizie osadów morskich, które osadzały się w płytkich wodach wzdłuż wybrzeża Atlantyku w Stanach Zjednoczonych i które są obecnie częścią Atlantyckiej Równiny Przybrzeżnej. W czasie PETM poziom mórz był wyższy, a znaczna część Maryland, Delaware i New Jersey była pod wodą. US Geological Survey (USGS) wywiercił rdzenie osadów z tego regionu, które naukowcy wykorzystali do badań.

PETM jest zaznaczony w osadach morskich przez znaczną zmianę składu izotopów węgla i inne dowody dramatycznych zmian w chemii oceanów w wyniku pochłaniania przez ocean dużych ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Osady morskie zawierają mikroskopijne muszle maleńkich stworzeń morskich zwanych otwornicami, które żyły w wodach powierzchniowych oceanu. Skład chemiczny tych muszli rejestruje warunki środowiskowe, w których się formowały, i ujawnia dowody na wyższą temperaturę wód powierzchniowych i zakwaszenie oceanów.

Pierwsza autorka, Tali Babila, rozpoczęła badania jako adiunkt pracujący z Zachosem na UC Santa Cruz, a obecnie pracuje na Uniwersytecie Southampton w Wielkiej Brytanii. Nowatorskie metody analityczne opracowane w Southampton umożliwiły naukowcom analizę składu izotopów boru poszczególnych otwornic w celu zrekonstruowania szczegółowego zapis zakwaszenia oceanów. Była to część zestawu analiz geochemicznych, których użyli do zrekonstruowania zmian środowiskowych podczas zdarzenia prekursora i głównego PETM.

„Wcześniej do pomiaru izotopu boru potrzebne były tysiące skamieniałych muszli otwornic. Teraz jesteśmy w stanie przeanalizować pojedynczą muszlę, która ma rozmiar tylko ziarnka piasku” – powiedział Babila.

Dowody na poprzedzające ocieplenie zostały wcześniej zidentyfikowane w osadach z sekcji kontynentalnej w basenie Big Horn w Wyoming i kilku innych miejscach. Nie było jednak jasne, czy był to sygnał globalny, ponieważ nie było go w rdzeniach osadów głębinowych. Zachos powiedział, że ma to sens, ponieważ tempo sedymentacji w głębokim oceanie jest powolne, a sygnał z krótkotrwałego zdarzenia zostałby utracony z powodu mieszania osadów przez żyjące na dnie organizmy morskie.

„Najlepszą nadzieją na zobaczenie sygnału byłyby płytkie baseny morskie, gdzie tempo sedymentacji jest wyższe” – powiedział. „Problem polega na tym, że osadzanie jest epizodyczne, a erozja jest bardziej prawdopodobna. Więc nie ma dużego prawdopodobieństwa jej uchwycenia”.

USGS i inni wiercili liczne rdzenie (lub sekcje) osadów wzdłuż Atlantyckiej Równiny Przybrzeżnej. Naukowcy odkryli, że PETM jest obecny we wszystkich tych sekcjach, a kilka z nich również rejestruje zdarzenie prekursorowe. Nowe badanie skupia się na dwóch odcinkach od Maryland (przy South Dover Bridge i Cambridge-Dover Airport).

„Tutaj mamy pełny sygnał, a kilka innych lokalizacji przechwytuje jego część. Wierzymy, że jest to to samo wydarzenie, które znaleźli w basenie Bighorn” – powiedział Zachos.

Na podstawie swoich analiz zespół doszedł do wniosku, że sygnał prekursora w sekcjach Maryland reprezentuje globalne wydarzenie, które prawdopodobnie trwało kilka stuleci, a być może najwyżej kilka tysiącleci.

Dwa impulsy węglowe – krótkotrwały prekursor i znacznie większe i bardziej długotrwałe emisje dwutlenku węgla, które napędzały PETM – doprowadziły do ​​całkowicie odmiennych mechanizmów i skal czasowych dla odtworzenia cyklu węglowego i systemu klimatycznego Ziemi. Węgiel zaabsorbowany przez wody powierzchniowe podczas zdarzenia poprzedzającego zmieszał się z głębokim oceanem w ciągu mniej więcej tysiąca lat. Emisje węgla podczas PETM przekroczyły jednak zdolność buforową oceanu, a usuwanie nadmiaru węgla zależało od znacznie wolniejszych procesów, takich jak wietrzenie skał krzemianowych przez dziesiątki tysięcy lat.

Zachos zauważył, że istnieją istotne różnice między systemem klimatycznym Ziemi dzisiaj i podczas paleocenu – zwłaszcza obecność polarnych pokryw lodowych, które zwiększają wrażliwość klimatu na ocieplenie cieplarniane.

Oprócz Babili i Zachosa współautorami artykułu są Gavin Foster i Christopher Standish z University of Southampton; Donalda Penmana na Uniwersytecie Stanowym Utah; Monika Doubrawa, Robert Speijer i Peter Stassen z KU Leuven w Belgii; Timothy Bralower z Uniwersytetu Stanowego w Pensylwanii; oraz Marci Robinson i Jean Self-Trail w USGS. Praca ta została częściowo sfinansowana przez Narodową Fundację Nauki.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]
science