Een internationaal team van wetenschappers, het bestuderen van bewijs bewaard in speleothems in een kustgrot, illustreren dat meer dan drie miljoen jaar geleden - een tijd waarin de aarde twee tot drie graden Celsius warmer was dan het pre-industriële tijdperk - de zeespiegel maar liefst 16 meter hoger was dan nu. Hun bevindingen vertegenwoordigen belangrijke implicaties voor het begrijpen en voorspellen van het tempo van de huidige zeespiegelstijging in een opwarmend klimaat.

De wetenschappers, waaronder Professor Yemane Asmerom en Sr. Onderzoekswetenschapper Victor Polyak van de Universiteit van New Mexico, de Universiteit van Zuid-Florida, Universitat de les Illes Balears en Columbia University, publiceerden hun bevindingen in de huidige editie van het tijdschrift Natuur . De analyse van afzettingen van de Artà-grot op het eiland Mallorca in de westelijke Middellandse Zee leverde zeespiegels op die als doelwit dienen voor toekomstige studies naar de stabiliteit van de ijskap, kalibraties van ijskapmodellen en projecties van toekomstige zeespiegelstijging, zeiden de wetenschappers.

Zeespiegel stijgt als gevolg van smeltende ijskappen, zoals die welke Groenland en Antarctica beslaan. Echter, hoeveel en hoe snel de zeespiegel zal stijgen tijdens de opwarming is een vraag waar wetenschappers aan hebben gewerkt. Het reconstrueren van ijskap- en zeespiegelveranderingen tijdens perioden waarin het klimaat van nature warmer was dan nu, biedt een laboratoriumexperiment op aarde om deze vraag te bestuderen volgens USF Ph.D. student Oana Dumitru, de hoofdauteur, die veel van haar datingwerk deed bij UNM onder leiding van Asmerom en Polyak.

"Beperkende modellen voor zeespiegelstijging als gevolg van toegenomen opwarming zijn in grote mate afhankelijk van feitelijke metingen van het zeeniveau in het verleden, " zei Polyak. "Deze studie biedt zeer robuuste metingen van zeespiegelhoogten tijdens het Plioceen."

"We kunnen kennis die is opgedaan tijdens warme perioden uit het verleden gebruiken om ijskapmodellen af ​​te stemmen die vervolgens worden gebruikt om toekomstige ijskapreacties op de huidige opwarming van de aarde te voorspellen, " zei USF Department of Geosciences Professor Bogdan Onac.

Het project richtte zich op grotafzettingen die bekend staan ​​als freatische begroeiing op speleothemen. De afzettingen vormen zich in kustgrotten op het grensvlak tussen brak water en grotlucht, telkens wanneer de oude grotten werden overspoeld door stijgende zeespiegels. In de Artà-grot, die zich op minder dan 100 meter van de kust bevindt, de grondwaterspiegel is - en was in het verleden - samenvalt met de zeespiegel, zegt professor Joan J. Fornós van de Universitat de les Illes Balears.

De wetenschappers ontdekten, geanalyseerd, en interpreteerde zes van de geologische formaties gevonden op een hoogte van 22,5 tot 32 meter boven het huidige zeeniveau. Zorgvuldige bemonstering en laboratoriumanalyses van 70 monsters resulteerden in leeftijden variërend van 4,4 tot 3,3 miljoen jaar oude BP (vóór heden), wat aangeeft dat de grotafzettingen zijn gevormd tijdens het Plioceen-tijdperk. De leeftijden werden bepaald met behulp van uranium-lood radiometrische datering in het Radiogenic Isotope Laboratory van UNM.

"Dit was een unieke convergentie tussen een bij uitstek geschikte natuurlijke omgeving uitgewerkt door het team van grotwetenschappers en de technische ontwikkelingen die we in de loop der jaren hebben bereikt in ons laboratorium aan de Universiteit van New Mexico, "Zei Asmerom. "Verstandige investeringen in instrumentatie en technieken resulteren in dit soort hoge impact dividenden."

"Zeespiegelveranderingen bij de Artà-grot kunnen worden veroorzaakt door het smelten en groeien van ijskappen of door opheffing of verzakking van het eiland zelf, " zei Columbia University-assistent-professor Jacky Austermann, een lid van het onderzoeksteam. Ze gebruikte numerieke en statistische modellen om zorgvuldig te analyseren hoeveel opwaartse of verzakkingen er zijn opgetreden sinds het Plioceen en trok dit af van de hoogte van de formaties die ze onderzochten.

Een belangrijk interval van bijzonder belang tijdens het Plioceen is de warme periode in het midden van het Piacenzische tijdperk - zo'n 3.264 tot 3.025 miljoen jaar geleden - toen de temperaturen 2 tot 3 ° Celsius hoger waren dan het pre-industriële niveau. "Het interval markeert ook de laatste keer dat de atmosferische CO2 van de aarde zo hoog was als vandaag, belangrijke aanwijzingen geven over wat de toekomst in petto heeft in het licht van de huidige antropogene opwarming, ' zegt Onak.

Uit dit onderzoek bleek dat in deze periode, wereldgemiddelde zeeniveau was zo hoog als 16,2 meter (met een onzekerheidsbereik van 5,6 tot 19,2 meter) boven het huidige. Dit betekent dat zelfs als de atmosferische CO2 stabiliseert rond de huidige niveaus, het wereldgemiddelde zeeniveau zou waarschijnlijk nog steeds minstens zo hoog stijgen, zo niet hoger, concludeerden de wetenschappers. In feite, het zal waarschijnlijk hoger stijgen vanwege de toename van het volume van de oceanen als gevolg van de stijgende temperatuur.

"Gezien de huidige smeltpatronen, deze mate van zeespiegelstijging zou hoogstwaarschijnlijk worden veroorzaakt door een ineenstorting van zowel de Groenlandse als de West-Antarctische ijskappen, ' zei Dumitru.

De auteurs hebben ook de zeespiegel gemeten op 23,5 meter hoger dan het huidige ongeveer vier miljoen jaar geleden tijdens het Plioceen Climatic Optimum, toen de wereldgemiddelde temperaturen tot 4°C hoger waren dan het pre-industriële niveau. "Dit is een mogelijk scenario, als er geen actieve en agressieve reductie van broeikasgassen in de atmosfeer wordt ondernomen", zei Asmerom.