Voorspellingen van toekomstige klimaatverandering vereisen een duidelijk en genuanceerd begrip van het klimaat in het verleden op aarde. In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , De oceanografen van de University of Hawai'i (UH) in Mānoa hebben de trends in de klimaat- en koolstofcyclus van de afgelopen 50 miljoen jaar volledig met elkaar verzoend en hebben een controverse opgelost waarover decennialang in de wetenschappelijke literatuur werd gedebatteerd.

Gedurende de hele geschiedenis van de aarde, het mondiale klimaat en de mondiale koolstofcyclus hebben aanzienlijke veranderingen ondergaan, waarvan sommige een uitdaging vormen voor het huidige begrip van de dynamiek van de koolstofcyclus.

Minder koolstofdioxide in de atmosfeer koelt de aarde af en vermindert de verwering van rotsen en mineralen op het land over lange tijdschalen. Minder verwering zou moeten leiden tot een ondiepere calcietcompensatiediepte (CCD), dat is de diepte in de oceaan waar de snelheid van carbonaatmateriaal dat naar beneden regent gelijk is aan de snelheid van carbonaatoplossing (ook wel "sneeuwlijn" genoemd). De diepte van de CCD kan worden getraceerd over het geologische verleden door het calciumcarbonaatgehalte van sedimentkernen op de zeebodem te inspecteren.

Voormalig afgestudeerde oceanografiestudent Nemanja Komar en professor Richard Zeebe, zowel aan de UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), het meest uitgebreide computermodel van de oceaancarbonaatchemie en CCD tot nu toe toegepast, waardoor dit de eerste studie is die alle belangrijke onderdelen van de koolstofcyclus in het Cenozoïcum kwantitatief met elkaar verbindt (afgelopen 66 miljoen jaar).

Tegen de verwachting in, de diepzee-carbonaatrecords geven aan dat als atmosferisch koolstofdioxide (CO ₂ ) afgenomen in de afgelopen 50 miljoen jaar, de wereldwijde CCD verdiept (niet ondiep), het creëren van een koolstofcyclus-raadsel.

"De variabele positie van de paleo-CCD in de loop van de tijd draagt ​​een signaal van de gecombineerde koolstofcyclusdynamiek van het verleden, " zei Komar, hoofdauteur van de studie. "Het traceren van de CCD-evolutie over het Cenozoïcum en het identificeren van mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de fluctuaties ervan zijn daarom belangrijk bij het deconvolueren van eerdere veranderingen in atmosferische CO ₂ , verwering, en diepzee-carbonaatbegrafenis. als CO ₂ en de temperatuur daalde over het Cenozoïcum, de CCD had ondieper moeten worden, maar uit de gegevens blijkt dat het zich daadwerkelijk verdiepte."

Dankzij het computermodel van Komar en Zeebe konden ze mogelijke mechanismen onderzoeken die verantwoordelijk zijn voor de waargenomen langetermijntrends en een mechanisme bieden om alle waarnemingen met elkaar te verzoenen.

"Verrassend genoeg, we toonden aan dat de CCD-respons was ontkoppeld van veranderingen in de verweringssnelheid van silicaat en carbonaat, de al lang bestaande uplift-hypothese ter discussie stellen, die de CCD-respons toeschrijft aan een toename van verweringssnelheden als gevolg van de vorming van de Himalaya en in strijd is met onze bevindingen, ' zei Komar.

Hun onderzoek suggereert dat de ontkoppeling gedeeltelijk is ontstaan ​​​​door het toenemende aandeel carbonaat begraven in de open oceaan ten opzichte van het continentale plat als gevolg van de daling van het zeeniveau toen de aarde afkoelde en continentale ijskappen werden gevormd. In aanvulling, oceaanomstandigheden veroorzaakten de proliferatie van carbonaatproducerende organismen in de open oceaan gedurende die periode.

"Ons werk biedt nieuw inzicht in de fundamentele processen en terugkoppelingen van het aardsysteem, die van cruciaal belang is voor het informeren van toekomstige voorspellingen van veranderingen in klimaat en koolstofcycli, ' zei Komar.

De onderzoekers werken momenteel aan nieuwe technieken om de chronologie van klimaat- en koolstofcyclusveranderingen in de afgelopen 66 miljoen jaar te beperken.