In een recente publicatie in Science Bulletin rapporteert een multidisciplinair team van auteurs van de Tongji Universiteit, het Tweede Instituut voor Oceanografie (Ministerie van Natuurlijke Hulpbronnen), het Instituut voor Aardmilieu (Chinese Academie van Wetenschappen) en de Universiteit Utrecht voor het eerst dat de enorme koolstofinput door vulkanisme en de zeebodem verspreiding hebben invloed gehad op de orbitale faserelaties tussen de koolstofcyclus en de klimaatverandering.

Veranderingen in het klimaat en de koolstofcyclus uit het verleden zijn gedocumenteerd door de stabiele isotopensamenstelling van benthische foraminiferen zuurstof en koolstof, aangezien ze proxy's zijn voor respectievelijk klimaat-cryosfeer en koolstofoverdracht tussen de oceaan en andere reservoirs. Bovendien werden de mondiale veranderingen in het klimaat en de cryosfeer en de mariene koolstofcyclus aanzienlijk gereguleerd door de excentriciteit, scheefstand en precessie van de aarde, waarbij de cyclus van 405.000 jaar een bijzonder uitgesproken effect had.

Toen de aarde ongeveer 34 tot 6 miljoen jaar geleden werd bedekt door unipolaire ijskappen op Antarctica boven het Oligoceen en Mioceen, vertoonden variaties in de mondiale klimaat-cryosfeer en de mariene koolstofcyclus bijna in-fase gedrag op excentriciteitstijdschalen.

Op basis hiervan werd een gematigde maar merkbare fasevertraging van de mariene koolstofcyclus ten opzichte van veranderingen in het klimaat en de cryosfeer van ongeveer 19,2 duizend jaar waargenomen. Deze fasevertraging werd toegeschreven aan de relatief lange verblijftijd van koolstof in de oceaan.

Door middel van tijd-evolutieve fase-analyse van nieuwe en gepubliceerde benthische foraminiferen zuurstof- en koolstofisotoopgegevens met hoge resolutie in de mondiale oceaan, ontdekken de auteurs echter dat variaties in de mariene koolstofcyclus de klimaat-cryosfeer gemiddeld ongeveer 17.000 jaar voorgingen. tijdens het Mioceen Klimaat Optimaal van ongeveer 17 tot 14 miljoen jaar geleden.

Dit komt overeen met het optreden van het Columbia River Flood Basalt en de snelle verspreiding van de zeebodem over de hele wereld, een periode waarin enorme hoeveelheden diep gewonnen koolstof in de atmosfeer terechtkwamen.

Verdere gevoeligheidsanalyses en modelsimulaties suggereren dat de verhoogde atmosferische CO₂ concentraties en het daaruit voortvloeiende broeikaseffect versterkten de hydrologische cyclus op lage breedtegraden tijdens het Mioceen Climate Optimum, waardoor de reactie van de mariene koolstofcyclus op excentriciteitsforcering via verbeterde chemische verwering en organische koolstofbegraving werd versneld.

Daarom speelden tropische klimaatprocessen een dominante rol bij het reguleren van de mariene koolstofcyclus toen het klimaat op aarde zich in een warm regime bevond.

Deze studie biedt een robuust argument voor het koppelen van langdurige tektonische gebeurtenissen aan veranderingen op orbitale schaal in het aardoppervlaktesysteem.

Meer informatie: Fenghao Liu et al., Versnelde koolstofcyclus in de zee, veroorzaakt door tektonische ontgassing tijdens het Mioceen Climate Optimum, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.052

Aangeboden door Science China Press