De uitstoot van broeikasgassen die direct vrijkomt bij de beweging van vulkanisch gesteente kan enorme opwarmingseffecten veroorzaken - een ontdekking die de manier waarop wetenschappers klimaatverandering voorspellen zou kunnen veranderen, blijkt uit een nieuwe studie.

Berekeningen van wetenschappers op basis van hoe koolstofgebaseerde broeikasgasniveaus verband houden met bewegingen van magma net onder het aardoppervlak, suggereren dat een dergelijke geologische verandering de grootste tijdelijke opwarming van de aarde van de afgelopen 65 miljoen jaar heeft veroorzaakt.

Large Igneous Provinces (LIP's) zijn extreem grote opeenhopingen van stollingsgesteenten die optreden wanneer magma door de korst naar het oppervlak reist.

Geologen van de Universiteit van Birmingham hebben het eerste mechanistische model gemaakt van veranderingen in koolstofemissies tijdens het Paleoceen-Eoceen Thermal Maximum (PETM) - een kort interval van maximale temperatuur van ongeveer 100, 000 jaar ongeveer 55 miljoen jaar geleden.

Ze publiceerden hun bevindingen in Natuurcommunicatie , na het berekenen van op koolstof gebaseerde broeikasgassen in verband met de Noord-Atlantische Igneous Provincie (NAIP) - een van de grootste LIP's van de aarde die Groot-Brittannië overspant, Ierland, Noorwegen en Groenland.

Dr. Stephen Jones, Senior docent aardsystemen aan de Universiteit van Birmingham, merkte op:"Grote Igneous Provincies zijn gekoppeld aan pieken van verandering in het mondiale klimaat, ecosystemen en de koolstofcyclus gedurende het Mesozoïcum - samenvallend met de meest verwoestende massa-extincties van de aarde en de oceanen die sterk zuurstofarm raken.

"We hebben de op koolstof gebaseerde broeikasgasfluxen berekend die verband houden met de NAIP - waarbij metingen van het proces dat magma voortbracht, werden gekoppeld aan observaties van de individuele geologische structuren die de gasemissies controleerden. Deze berekeningen suggereren dat de NAIP de grootste voorbijgaande opwarming van de aarde veroorzaakte van de afgelopen 65 miljoen jaar.

"Er zijn meer geologische metingen nodig om het onzekerheidsbereik van ons emissiemodel voor vaste aarde te verminderen, maar we geloven dat verduidelijking van dit koolstofcyclusgedrag van invloed zal zijn op het modelleren en beheren van toekomstige klimaatverandering."

De simulaties van de onderzoekers voorspellen een piekemissieflux van 0,2-0,5 PgC yr-1 en laten zien dat de NAIP PETM-klimaatverandering zou kunnen hebben geïnitieerd. Hun werk is het eerste voorspellende model van de koolstofemissieflux van elke voorgestelde PETM-koolstofbron die rechtstreeks wordt beperkt door observaties van de geologische structuren die de emissies beheersten.

Associaties tussen LIP's en veranderingen in het wereldwijde klimaat, ecosystemen en de koolstofcyclus tijdens het Mesozoïcum impliceren dat broeikasgassen die rechtstreeks door LIP's vrijkomen, wereldwijde veranderingen kunnen initiëren die meer dan 10, 000 tot 100, 000 jaar.

De PETM is de grootste natuurlijke klimaatveranderingsgebeurtenis van het Cenozoïcum en een belangrijke maatstaf voor theorieën die de huidige langetermijnstijging van de gemiddelde temperatuur van de aardatmosfeer verklaren als een effect van menselijke industrie en landbouw.

Tijdens PETM-initiatie, afgifte van 0,3-1,1 PgC yr-1 koolstof als broeikasgassen aan het oceaanatmosfeersysteem zorgde voor 4-5°C van de opwarming van de aarde over minder dan 20, 000 jaar — een relatief korte tijdsperiode.