De concentratie van kooldioxide tijdens een intense periode van wereldwijde warmte kan zo laag zijn geweest als de helft van het niveau dat eerder door wetenschappers werd gesuggereerd, volgens een nieuwe studie van Dartmouth College.

Uit de studie bleek dat koolstofdioxide mogelijk minder dan 1000 delen per miljoen was, of ppm, tijdens de vroege Eoceen periode van de aarde. Dit druist in tegen de gedachte dat de concentratieniveaus in hetzelfde tijdsbestek wel 2000 ppm waren.

Ter vergelijking, huidige niveaus van kooldioxide waargenomen bij NOAA's Mauna Loa Observatory zijn ongeveer 400 ppm.

"Dit onderzoek levert belangrijke informatie over het klimaatverleden van de planeet en voegt een belangrijk hoofdstuk toe aan het geschiedenisboek van de aarde, " zei Ying Cui, Obering postdoctoraal onderzoeker aan Dartmouth College.

Klimaatonderzoekers richten zich op het vroege Eoceen, een zogenaamde "superkas"-periode, om beter te begrijpen hoe de aarde historisch reageert op veranderingen in het kooldioxidegehalte, en om betere klimaatprognoses te maken. Zowel de Arctische als de Antarctische wateren waren in deze periode ijsvrij, aangezien de temperaturen gemiddeld zo'n 10 graden Celsius warmer waren dan tegenwoordig.

Het vroege Eoceen werd ook gekenmerkt door vijf perioden van extreme warmte - bekend als hyperthermie - die tussen 52 en 56 miljoen jaar geleden plaatsvonden toen de aarde nog eens 2 C - 8 C opwarmde boven de toch al hogere temperaturen.

Hoewel er 56 miljoen jaar geleden geen auto's of energiecentrales waren, dezelfde koolstof die rijk is aan de isotoop koolstof-12 werd vrijgegeven in de atmosfeer. Tot nu toe, onderzoekers hebben geworsteld met waar die koolstof vandaan kwam, wat leidde tot zijn vrijlating, en in welke mate koolstofdioxide verantwoordelijk was voor de opwarming ten opzichte van andere broeikasgassen.

Geen toegang tot informatie over kooldioxide uit ijskernen die slechts dateren van ongeveer 800, 000 jaar, het onderzoeksteam gebruikte een nieuwe methode om niveaus van koolstofdioxide te reconstrueren die verband houden met de temperatuurpieken in het vroege Eoceen.

Het onderzoeksresultaat van Dartmouth is afgeleid door het beoordelen van kooldioxideconcentraties uit het verleden met behulp van sedimentmonsters die zijn gevonden op terrestrische en diepzeeboringen. De verhouding van koolstof-12 tot koolstof-13 isotopen in die monsters hielp het team te bepalen dat de meest waarschijnlijke bron van de koolstof afkomstig was van het ontdooien van permafrost tijdens de bestudeerde periode.

"Dit verandert ons begrip van wat de concentratie van koolstofdioxide zou moeten zijn in relatie tot de mondiale temperatuur en hoe we klimaatmodellen opnieuw moeten bekijken om toekomstige klimaatverandering beter te kunnen voorspellen, ' zei Cui.

Terwijl het Dartmouth-onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , constateert dat de koolstof hoogstwaarschijnlijk is vrijgekomen door dooi permafrost, er is nog steeds de vraag wat de oorzaak was van de opwarming die het vrijkomen van extra koolstof in de atmosfeer veroorzaakte. Afzonderlijk onderzoek wijst op de rol van extreme vulkanische activiteit en waterdamp tijdens de eerdere opwarmingsperioden van de aarde.

"De uitdaging is om te reconstrueren wat de koolstofdioxideconcentratie in het verleden is en om deze geochemische proxy's zo goed mogelijk te gebruiken - in wezen, hoe kunnen we deze records het beste interpreteren met behulp van geologische archieven, ' zei Cui.

Hoewel we ons concentreren op een tijdsbestek van meer dan 50 miljoen jaar geleden, Cui zegt dat het onderzoek rechtstreeks verband houdt met pogingen om de huidige opwarmingstrend van de aarde te begrijpen, en om te projecteren hoe menselijke activiteiten en andere natuurlijke dynamieken de toekomstige opwarming kunnen beïnvloeden.

"Het geologische verleden kan een nuttig inzicht verschaffen in ons begrip van huidige en toekomstige veranderingen in het milieu, " zei Cui. "Beleidsmakers, economen en anderen die prognoses over temperatuur bestuderen, kunnen deze informatie gebruiken om te zien hoe ecosystemen zich herstellen na een snelle klimaatverandering en deze gebruiken als lessen voor de toekomst."

Het onderzoeksteam hoopt de nieuwe techniek te gebruiken om het begrip van de rol van koolstofdioxide voor een langer stuk van de geschiedenis van de aarde te verbreden.