Sinds wetenschappers voor het eerst bepaalden dat atmosferische kooldioxide (CO ₂ ) was significant lager tijdens ijstijdperiodes dan warme fasen, ze hebben geprobeerd te ontdekken waarom, theoretiseren dat het een functie van de oceaancirculatie kan zijn, zee ijs, ijzerhoudend stof of temperatuur.

Toch heeft geen enkel computermodel op basis van bestaand bewijs kunnen verklaren waarom CO ₂ niveaus waren maar liefst een derde lager toen er een ijstijd aanbrak.

Een nieuwe studie die deze week is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang levert overtuigend bewijs voor een oplossing:de combinatie van variatie in temperatuur van het zeewater en ijzer uit stof van de continenten op het zuidelijk halfrond.

"Veel van de eerdere onderzoeken die de oceaantemperaturen analyseerden, gingen ervan uit dat de oceaantemperaturen over de hele wereld in hetzelfde tempo afkoelden - ongeveer 2,5 graden (Celsius), " zei Andreas Schmittner, een klimaatwetenschapper aan de Oregon State University en co-auteur van het onderzoek. "Toen ze hun modellen runden, temperatuur was dus verantwoordelijk voor slechts een kleine hoeveelheid atmosferische CO ₂ verminderen.

"We weten nu dat de oceanen in sommige regio's veel meer afkoelden, maar liefst vijf graden (C) op de middelste breedtegraden. Omdat koud water een hogere CO .-graad heeft ₂ oplosbaarheid, het had het potentieel om veel meer koolstof uit de atmosfeer op te nemen dan in eerdere studies werd aangenomen - en het realiseerde meer van dat potentieel."

Schmittner en zijn collega's schatten dat koudere oceaantemperaturen verantwoordelijk zijn voor ongeveer de helft van de afname van CO ₂ tijdens het laatste glaciale maximum - of hoogte van de laatste ijstijd. Nog een derde of zo, ze zeggen, werd waarschijnlijk veroorzaakt door een toename van met ijzer beladen stof dat van de continenten kwam en het oppervlak van de Zuidelijke Oceaan "bemest". Een toename van ijzer zou de productie van fytoplankton stimuleren, meer koolstof opnemen en diep in de oceaan afzetten.

De modellen van de onderzoekers suggereren dat deze combinatie verantwoordelijk is voor meer dan driekwart van de verminderde hoeveelheid atmosferische CO ₂ tijdens de laatste ijstijd. Tijdens het laatste glaciale maximum, CO ₂ niveaus waren ongeveer 180 delen per miljoen, terwijl de niveaus in 1800 na Christus - net voor de industriële revolutie - ongeveer 280 delen per miljoen waren.

Schmittner zei dat de resterende hoeveelheid verminderde koolstof kan worden toegeschreven aan variaties in de beschikbaarheid van voedingsstoffen en/of de alkaliteit van de oceaan.

"De toename van ijzer was waarschijnlijk het gevolg van ijs dat het landschap in Patagonië schuurde, Australië en Nieuw-Zeeland, ijzer uit de rotsen en grond trekken, "Zei Schmittner. "Omdat het erg koud en droog was, het ijzer zou door de wind zijn opgepikt en in de oceaan zijn gedeponeerd.

"Ons driedimensionale model van de mondiale oceaan komt goed overeen met waarnemingen van oceaansedimenten van het laatste glaciale maximum, geeft ons een hoge mate van vertrouwen in de resultaten."

De onderzoekers zeggen dat toen de aarde afkoelde tijdens de laatste ijstijd, de oceanen koelden ook van nature af, behalve in de buurt van de poolgebieden, die al zo koud waren als ze konden krijgen zonder te bevriezen. Tijdens warme fasen, het verschil in temperatuur van het oceaanoppervlak tussen de hoge breedtegraden en de middelste breedtegraden was significant.

Naarmate warmer water naar Antarctica stroomt en begint af te koelen, de verloren warmte gaat de atmosfeer in, het vergroten van het potentieel van de oceaan om CO . op te nemen ₂ .

"Het is net als wanneer je een biertje uit de koelkast haalt, "Zei Schmittner. "Als het warmer wordt, de bubbels komen eruit. Kooldioxide is een gas, en het kan zowel oplossen in water als vanuit de atmosfeer in de oceaan komen, en het is beter oplosbaar in kouder water. Maar dat proces duurt een tijdje en daarom realiseert de oceaan niet al zijn potentieel om CO . op te nemen ₂ in die wateren rond Antarctica die een groot deel van de diepe oceaan vullen."

Toen de oceanen op de middelste breedtegraad begonnen af ​​te koelen, ze begonnen meer CO . op te nemen ₂ uit de atmosfeer, en minder uitstoten omdat kouder water meer CO . is ₂ oplosbaar.

"Het was de perfecte combinatie die bijna precies kan verklaren waarom CO ₂ niveaus waren ongeveer een derde lager tijdens ijstijdperiodes, ' zei Schmitner.