12/09/2012 - Meeresbohrungen liefern Daten über 55 Millionen Jahre Kohlenstoffkreislauf

Menéame

Eine Studie in der Zeitschrift Natur bietet im Detail die Geschichte eines entscheidenden Indikators für die Beziehung zwischen Kohlenstoffkreislauf der Erde und Klimaprozesse in den letzten Jahren 55 Millionen Jahre.

In dieser Zeit, als bekannt ist, dass die Erde von "Wald" zu "Kühler" überging, erlebten die Ozeane auch eine enorme Veränderung in der Tiefe der Karbonat-Ausgleich, oder PCC. Definiert als die Tiefe, über die sich die kohlensäurehaltigen Mineralien wie das Kalkit vollständig auflösen, fluktuiert das KPC mit der Zeit: Es wird in warmen Zeiten weniger tief und vertieft sich, wenn die Bedingungen der Eiszeit vorherrschen.

Im Artikel von Nature der Ozeanograph Ted C. Moore, des Universität Michigan, und ihre Kollegen haben ein detailliertes und messbares Register darüber vorgelegt, wie viel sich in der jüngsten geologischen Geschichte von der KPC verändert hat.

"Diese Ergebnisse liefern ein besseres Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs der Erde und vor allem die eher abrupte Kühlung, in geologischen Worten, des Klimas, das vor 33,7 Millionen Jahren passiert ist," sagte Moore, emeritierter Professor in der Abteilung für Erd- und Umweltwissenschaften.

Die Studie stützt sich auf Sedimentproben des Meeresbodens, die 2009 bei einem Paar Expeditionen an Bord von JOIDES LÖSUNG (JOIDES ist die englische Abkürzung für Gemeinsame Ozeanografische Institutionen für die Probenahme von Tiefland) zeigt, dass die PCC im Pazifischen Ozean vor 55 Millionen Jahren durchschnittlich 3 200 Meter unter der Meeresoberfläche lag. Als die Erde abkühlte, sank die KPC jedoch an ihrem tiefsten Punkt auf etwa 4 400 Meter vor 11 Millionen bis 13 Millionen Jahren. Heute liegt die PCC im Pazifik weniger als 4,8 Kilometer tief und wird als Folge des durch menschliche Aktivitäten verursachten modernen Klimawandels angenommen.

"Die lange Veränderung des KPC und die Veränderungen der Kohlendioxidkonzentration in der Erdatmosphäre ergeben sich aus Variationen in der Art und Weise, wie der Kohlenstoff von der Erde verarbeitet wird," sagte der Autor der Studie, Mitchel Lyle, ein Geowissenschaftler der A&M-Universität in Texas, der die zweite der beiden Expeditionen zusammenführte.

"Der Zusatz von geologischen Kohlenstoffreserven in den Ozeanen und in der Atmosphäre durch die Verbrennung von Kohle oder Öl, zum Beispiel, verursacht, dass die Ozeane acider werden und die Atmosphäre und die Ozeane die Temperatur erhöhen," sagte Lyle. "Dieses neue Register der KPC ist ein wichtiger Schritt in Richtung Verständnis dafür, wie das Kohlenstoffsystem in langen Zeiträumen ausgeglichen wird."

Der Pazifische Ozean ist seit Millionen von Jahren der größte Ozean der Erde. Heute deckt es ein Drittel der Oberfläche des Planeten ab, und seine äquatoriale Produktionsregion spielt eine sehr wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffzyklus und den langfristigen Klimamustern. Vier Monate lang bohrte das Bohrschiff JOIDES Solution, das von der US-Apps-Organisation im Namen der Nationalen Wissenschaftsstiftung und des Integrierten Meeresbohrprogramms (IODP) betrieben wurde, fast 6400 Meter Proben an acht verschiedenen Standorten im Zentrum des Pazifikbeckens.

"Wir diskutieren oft über den globalen Klimawandel, der durch das von Menschen verursachte Kohlendioxid ausgelöst wird. Doch auf der geologischen Skala von Millionen von Jahren gibt es andere Prozesse, die den Kohlenstoffkreislauf bestimmen," sagte Hauptautor Heiko Pälike, ein Geowissenschaftler an der Universität Bremen, der die erste Expedition leitete. Vulkane sind eine wichtige natürliche Quelle von atmosphärischem Kohlendioxid, während der Verschleiß von kohlensäurehaltigen Felsen das Gas aus der Atmosphäre entfernen kann. "Die Gesamtbilanz dieser Prozesse spiegelt sich in der KPC wider," sagte Pälike.

In der Studie, die Nature, Pälike, Lyle und ihre Mitautorinnen veröffentlichen werden, zeigen sie, dass der PCC im Äquatorialpazifik nicht in eine Richtung in die Tiefen ging, als der Planet kalt wurde. Vielmehr zeigen die Daten fünf Zeitabschnitte vor 33 Millionen zurück, in denen die KPC in einer Strecke von 200 bis 915 Metern nach oben und unten und mindestens vier weitere größere Ausflüge in den letzten 20 Millionen Jahren flutete.

"Diese Ereignisse, die oft ähnlich sind wie die Phasen der Erwärmung und Kühlung, blieben zwischen 250.000 und eine Million Jahre" sagte Pälike.

Diese Unterschiede ergaben sich aus kleineren Unterschieden zwischen der Tatsache, wie viel Kalzium durch Erosion in die Ozeane aufgenommen wurde und wie viel Kohlendioxid Vulkanausbrüche dem System der Ozeane und der Atmosphäre hinzufügten. Der Kohlenstoffkreislauf zwischen der Meeresoberfläche und dem tiefen Ozean hat die Situation noch komplizierter gemacht.

"Das Verständnis der Prozesse, die diese Veränderungen des KPC verursacht haben, wird neue wichtige Lichter dafür liefern, wie Kohlenstoff- und Klimazyklus miteinander verbunden sind," so Lyle. "Und das wird uns helfen, besser zu verstehen, wie und wann der derzeitige Anstieg von atmosphärischem Kohlendioxid ausgleicht werden wird."

El Integriertes Programm für Meeresbohrungen ist ein internationales Forschungsprogramm, das sich mit dem Fortschritt der wissenschaftlichen Kenntnisse der Erde durch Bohren, Probenahme und Beobachtung des tiefen Meeresbodens befasst. Der JOIDES Resolution Es ist ein wissenschaftliches Forschungsschiff, das von der amerikanischen Organisation für die Umsetzung von IODP betrieben wird. Die A&M-Universität von Texas, das Lamont-Doherty-Erdbeobachtungs-Observatorium der Columbia-Universität und das Konsortium für Ocean Leadership bilden die amerikanische Umsetzungsorganisation.

Das Integrierte Programm für Meeresbohrungen wird von zwei Agenturen unterstützt: der Nationalen Stiftung für Wissenschaft der Vereinigten Staaten und dem japanischen Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie. Weitere Unterstützung für das Programm kommt vom Europäischen Konsortium für die Bohrung von Meeresforschung, dem australischen und neuseeländischen IODP-Konsortium, dem indischen Ministerium für Erdwissenschaften, dem chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie und dem südkoreanischen Institut für Geowissenschaften und Mineralressourcen.

Weitere Informationen: JOIDES Resolution

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