Koolstoflekkage heeft de planeet wellicht al 11.000 jaar verwarmd en de menselijke beschaving mogelijk gemaakt

Hoe de Zuidelijke Oceaan de opwarming van het Holoceen kan verklaren.

PRINCETON UNIVERSITY

De oceanen zijn de belangrijkste opslagplaats voor atmosferische koolstofdioxide op tijdsschalen van decades tot millennia. Maar het proces van het blokkeren van broeikasgassen wordt verzwakt door de activiteit van de Zuidelijke Oceaan, dus een toename van zijn activiteit zou de mysterieuze warmte van de afgelopen 11.000 jaar kunnen verklaren; zo meldt een internationaal team van onderzoekers.

De warmte van die periode werd gestabiliseerd door een geleidelijke stijging van de wereldwijde koolstofdioxide gehaltes, dus het begrijpen van de reden voor die stijging is van groot belang, zei Daniel Sigman, Dusenbury hoogleraar Geologische en Geofysische Wetenschappen in Princeton.

Wetenschappers hebben verschillende hypothesen voorgesteld voor die toename van koolstofdioxide, maar de uiteindelijke oorzaak is onbekend gebleven. Nu wijst een internationale samenwerking onder leiding van wetenschappers uit Princeton en het Max Planck Institute for Chemistry op een toename van de opwelling in de Zuidelijke Oceaan. Hun onderzoek verschijnt in het tijdschrift Nature Geoscience.

"We denken dat we het antwoord misschien hebben gevonden", zei Sigman. "Toenemende circulatie in de Zuidelijke Oceaan liet koolstofdioxide in de atmosfeer lekken en zo kon de planeet opwarmen."

Hun bevindingen over oceaanveranderingen kunnen ook implicaties hebben voor het voorspellen van hoe het broeikaseffect de oceaancirculatie beÔnvloedt en hoeveel kooldioxide in de atmosfeer zal stijgen als gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Onderzoekers weten al jaren dat groei en verzakking van fytoplankton kooldioxide diep in de oceaan pompen, een proces dat vaak de 'biologische pomp' wordt genoemd. De biologische pomp wordt voornamelijk aangedreven door de oceanen met mindere diepte, maar wordt ongedaan gemaakt dichter bij de polen, waar kooldioxide wordt teruggeleid naar de atmosfeer door de snelle blootstelling van diepe wateren aan het oppervlak, zei Sigman. De grootste boosdoener is de Zuidelijke Oceaan, die Antarctica omringt. "We verwijzen vaak naar de Zuidelijke Oceaan als een lek in de biologische pomp," zei Sigman.

Sigman en zijn collega's hebben ontdekt dat een toename van de opwelling in de Zuidelijke Oceaan verantwoordelijk kan zijn voor het stabiliseren van het klimaat tijdens het Holoceen, de periode meer dan 10.000 jaar vůůr de industriŽle revolutie.

De meeste wetenschappers zijn het erover eens dat de warmte van het Holoceen cruciaal was voor de ontwikkeling van de menselijke beschaving. Het Holoceen was een 'interglaciale periode', ťťn van de weinige intervallen van warm klimaat die zich hebben voorgedaan in de ijstijden van de afgelopen miljoen jaar. De terugtrekking van de gletsjers opende een meer expansief landschap voor de mens en de hogere concentraties koolstofdioxide in de atmosfeer zorgden voor een productievere landbouw waardoor mens zijn jager en verzamelactiviteiten konden verminderen en permanente nederzettingen konden bouwen.

Het Holoceen verschilde op verschillende belangrijke manieren van andere interglaciale perioden, zeggen de onderzoekers. Ten eerste was het klimaat ongewoon stabiel, zonder de grote koelingstrend die typerend is voor de andere interglacialen. Ten tweede steeg de concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer ongeveer 20 delen per miljoen (ppm), van 260 ppm in het vroege Holoceen tot 280 ppm in het late Holoceen, terwijl kooldioxide typisch stabiel was of afnam in andere interglaciale perioden.

Ter vergelijking: sinds het begin van de industrialisatie is de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer gestegen van 280 tot meer dan 400 ppm als gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen.

"In deze context kan de toename van 20 ppm, waargenomen tijdens het Holoceen, klein lijken," zei Sigman. "Wetenschappers denken echter dat deze kleine maar significante stijging een sleutelrol speelde in het voorkomen van geleidelijke koeling boven het Holoceen, wat de ontwikkeling van complexe menselijke beschavingen mogelijk heeft gemaakt."

Om de mogelijke oorzaken van de stijging van koolstofdioxide in het Holoceen te onderzoeken, bekeken de wetenschappers drie soorten fossielen uit verschillende gebieden van de Zuidelijke Oceaan: diatomeeŽn en foraminiferen, zowel geschilde micro-organismen gevonden in de oceanen, als diepzeekoralen.

Uit de stikstofisotoop verhoudingen van de sporen organische stof gevangen in de minerale wanden van deze fossielen, konden de wetenschappers de evolutie van nutriŽntenconcentraties in oppervlaktewater van de Zuidelijke Oceaan in de afgelopen 10.000 jaar reconstrueren.

"De methode die we hebben gebruikt om de fossielen te analyseren, is uniek en biedt een nieuwe manier om eerdere veranderingen in oceaanomstandigheden te bestuderen", zegt Anja Studer, hoofdauteur van het onderzoek. De fossiel gebonden stikstofisotoop metingen tonen aan dat tijdens het Holoceen, toenemende hoeveelheden water, rijk aan voedingsstoffen en koolstofdioxide vanuit de diepe oceaan naar het oppervlak van de Zuidelijke Oceaan stegen. Hoewel de oorzaak voor de toegenomen opwelling nog niet duidelijk is, lijkt het meest waarschijnlijke proces een verandering in de 'Roaring 40s', een gordel van naar het oosten blazende winden die Antarctica omcirkelen.

Vanwege de versterkte opwarming van de Zuidelijke Oceaan verzwakte de biologische pomp over het Holoceen, waardoor meer koolstofdioxide uit de diepe oceaan in de atmosfeer kon lekken en zo mogelijk de stijging van 20 ppm koolstofdioxide in de atmosfeer kan verklaren.

"Dit proces zorgt ervoor dat een deel van die diep opgeslagen koolstofdioxide terug kan vallen in de atmosfeer", zei Sigman. "We zijn in wezen gaten in het membraan van de biologische pomp." De toename van het koolstofdioxidegehalte in de lucht boven het Holoceen zou de neiging tot geleidelijke koeling, die de meeste voorgaande interglacialen domineerde, tegengaan. Aldus suggereren de nieuwe resultaten dat de oceaan verantwoordelijk kan zijn geweest voor de "speciale stabiliteit" van het Holoceenklimaat.

Dezelfde processen zijn heden aan de gang: de absorptie van koolstof door de oceaan vertraagt de toename van koolstofdioxide in de atmosfeer die wordt geproduceerd door verbranding van fossiele brandstoffen, en de opwelling van de Zuidelijke Oceaan laat nog steeds wat van die koolstofdioxide terugvloeien in de atmosfeer .

"Als de bevindingen van het Holoceen kunnen worden gebruikt om te voorspellen hoe de opwarming van de Zuidelijke Oceaan in de toekomst zal veranderen, zal dit ons vermogen verbeteren om veranderingen in koolstofdioxide in de atmosfeer en dus in het wereldwijde klimaat te voorspellen," zei Sigman.

Vertaling: Andre Teirlinck




 


 

Steun ook ons kenniswerk, bezoek ook eens in de Leefbewust winkel


Naar het overige nieuws van vandaag