Een nieuwe internationale studie naar veranderingen in de oceaanchemie, geleid door onderzoekers van de Universiteit van Southampton, laat zien hoe het zeeniveau de mondiale koolstofcyclus (GCC) beïnvloedt, de uitwisseling van koolstof tussen de atmosfeer van de aarde, land, water en levende organismen.

De GCC is een cruciaal onderdeel van de manier waarop het klimaatsysteem van de aarde de temperatuur reguleert en is een belangrijk onderzoeksgebied voor het begrijpen van de gevolgen van menselijke activiteiten, waaronder de stijgende CO2-uitstoot in de atmosfeer op de planeet. Een bijzonder interessant element voor wetenschappers is de mariene koolstofcyclus:de rol die de oceanen spelen bij het absorberen en vrijgeven van CO2 tussen het water en de atmosfeer.

Bij het bestuderen van de mariene koolstofcyclus werd gedacht dat de concentratie van opgeloste anorganische koolstof (DIC) in oppervlaktewater – de totale koolstof in zijn anorganische vormen aanwezig in zeewater – voornamelijk wordt gereguleerd door de uitwisseling van CO2 tussen de oppervlakte-oceaan en de oceaan. atmosfeer, waarbij overtollige koolstof vervolgens naar de diepe oceaan wordt geëxporteerd. Er werd aangenomen dat veranderingen in het koolstofgehalte van de oceaan – zoals de stijgende niveaus van opgelost CO2 veroorzaakt door door de mens veroorzaakte emissies – vooral de bovenste lagen van de oceaan beïnvloeden.

Dit inzicht is echter gebaseerd op de huidige omstandigheden en zal mogelijk niet standhouden op langere termijnen. De oceaan absorbeert ook CO2 uit de atmosfeer tijdens het langdurige proces van verwering en erosie van silicaatmineralen op het land. Dit CO2 wordt door rivieren naar de oceaan getransporteerd, en eenmaal in het oceaanwater wordt het geleidelijk via de diepe oceaan geëxporteerd om op de oceaanbodem te worden afgezet, waar het voor miljoenen jaren kan worden opgeslagen.

Veranderingen in de hoeveelheid CO2 die door de oceanen in de loop van de geologische tijd wordt geabsorbeerd, kunnen worden bepaald aan de hand van de koolstofisotoopsamenstelling van oude mariene carbonaatfossielen, vooral die van mariene planktonische foraminiferen, die inzicht geven in de opgeloste CO2 die beschikbaar was in zeewater toen de foraminiferen nog leefden.

Eerdere studies op basis van de koolstofisotoopgegevens van foraminiferen hebben gesuggereerd dat de langetermijnopslag van koolstof op het land of op de zeebodem gedurende tientallen tot honderden miljoenen jaren in verband is gebracht met veranderingen in de concentraties kooldioxide in de atmosfeer, met warme klimaten. (hoge CO2-uitstoot in de atmosfeer), wat overeenkomt met een hoge mate van koolstofopslag op het land en omgekeerd.

Voor het eerst heeft een nieuwe studie, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Southampton in samenwerking met Chinese en Portugese collega's, veranderingen in het anorganische koolstofgehalte van de oceanen, inclusief de diepe reservoirs, direct in verband gebracht met veranderingen in het zeeniveau. mariene carbonaatfossielen uit oceanische sedimenten die de afgelopen 75 miljoen jaar zijn afgezet. De reconstructie van het koolstofgehalte werd uitgevoerd met behulp van een nieuwe methode – calciumcarbonaat-geklonterde isotoop-palaeothermometrie – die de temperatuur bepaalt waarbij oude mariene carbonaten neersloegen, die vervolgens wordt gebruikt om het anorganische koolstofgehalte van de diepe oceaan te schatten.

Ze ontdekten dat wanneer de zeespiegel laag was, het anorganische koolstofgehalte van de oceaan afnam en omgekeerd. De correlatie bleek het duidelijkst te zijn tijdens perioden van langdurige opwarming van de aarde, wat erop wijst dat warmere klimaten, hogere CO2-uitstoot in de atmosfeer, grotere hoeveelheden koolstofopslag in continentale rotsen en een lager zeeniveau vaak samen voorkomen, wat een sterke koppeling tussen meerdere componenten weerspiegelt. van het aardsysteem onder broeikasomstandigheden.

Dr. Lei Cheng van Ocean and Earth Sciences aan de Universiteit van Southampton, die de studie leidde, zei:“Onze bevindingen laten zien dat de feedback van de koolstofcyclus van de aarde over geologische tijdschalen anders werkt, afhankelijk van de mondiale klimaatachtergrond, en deze feedback was het meest uitgesproken tijdens voorbije warme periodes. Dit heeft gevolgen voor de toekomstige klimaatverandering, omdat door de opwarming van de aarde het aardsysteem waarschijnlijk zal verschuiven naar een toestand van hoge klimaatgevoeligheid.”