Ein tiefer Einblick in Kohlendioxiddaten aus 66 Millionen Jahren

Dank der Emissionen fossiler Brennstoffe, die den Planeten jetzt erwärmen, ist die Kohlendioxidkonzentration seit 14 Millionen Jahren nicht mehr so ​​hoch wie heute.

Dank der massiven Verbrennung fossiler Brennstoffe durch den Menschen in den letzten zwei Jahrhunderten ist der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre heute auf dem höchsten Stand seit mindestens mehreren Millionen Jahren.

Aber wo liegen 419 Teile pro Million (ppm) – die aktuelle Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre – in der Erdgeschichte?

Dies ist eine Frage, die eine internationale Wissenschaftlergemeinschaft, zu der auch wichtige Beiträge von Geologen der University of Utah gehören, durch die Untersuchung einer großen Anzahl von Markierungen in den geologischen Aufzeichnungen klärt, die Hinweise auf den Inhalt der antiken Atmosphäre geben. Ihre vorläufige Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht WissenschaftenWiederaufbau eines Unternehmens₂ Die Konzentrationen gehen auf das Känozoikum zurück, das Zeitalter, das mit dem Aussterben der Dinosaurier und dem Auftauchen von Säugetieren vor 66 Millionen Jahren begann.

Gletscher enthalten Luftblasen, was Wissenschaftlern einen direkten Beweis dafür liefert Der Kohlendioxidgehalt reicht 800.000 Jahre zurück, so Gabe Bowen, Geologieprofessor an der University of T., einer der Autoren der Studie. Diese Aufzeichnung reicht jedoch nicht tief in die geologische Vergangenheit hinein.

„Sobald Sie Eisproben verlieren, verlieren Sie direkte Beweise. Sie haben keine Proben atmosphärischen Gases mehr, die Sie analysieren können“, sagte Bowen. „Sie müssen sich also auf indirekte Beweise verlassen, die wir Proxies nennen.“ „Es ist schwierig, mit diesen Agenten zu arbeiten, weil sie indirekt sind.“

Diese Grafik zeigt die Kohlendioxidkonzentrationen in der Erdatmosphäre, ausgedrückt in Teilen pro Million (ppm), im gesamten Känozoikum von der vorindustriellen Zeit bis vor 65 Millionen Jahren. Hierbei handelt es sich um Schätzungen, die auf in den geologischen Aufzeichnungen kodierten Näherungswerten basieren. Farbcodierte Balken stellen die globale Temperatur dar, die aus unabhängigen Proxy-Daten rekonstruiert wurde. Die gestrichelte Linie stellt dar, wo die Kohlendioxidkonzentration heute bei 420 ppm liegt. Bildnachweis: Gabe Bowen, University of Utah

„Proxies“ in der geologischen Aufzeichnung

Zu diesen Hinweisen gehören Isotope in Mineralien, die Bildung versteinerter Blätter und andere geologische Beweise, die die Chemie der Atmosphäre widerspiegeln. Ein Indikator geht auf die grundlegenden Entdeckungen des UCLA-Geologen Thor Serling zurück, der selbst Mitautor der neuen Studie ist und dessen frühere Forschung ergab, dass Kohlenstoffisotope in alten Böden auf das Vorhandensein von Kohlendioxid in der Vergangenheit hinweisen.₂ Ebenen.

Die Stärke dieser Stellvertreter ist jedoch unterschiedlich und die meisten decken nur begrenzte Abschnitte der Vergangenheit ab. Er rief das Forschungsteam an Känozoisches Unternehmen₂ AgentenintegrationsprojektOder Cinco₂PIP, das von organisiert wurde Universität von Columbia Die Klimatologin Bärbel Hüneş machte sich daran, verfügbare Proxys auszuwerten, zu klassifizieren und zu kombinieren, um eine hochauflösende Aufzeichnung des atmosphärischen Kohlendioxids zu erstellen.₂.

„Dies stellt einige der umfassendsten und statistisch genauesten Ansätze zur Interpretation von Kohlendioxid dar₂ „In den letzten 66 Millionen Jahren“, sagte Co-Autor Dustin Harper, ein Postdoktorand in Bowens Labor. „Einige der neuen Erkenntnisse sind, dass wir in der Lage sind, mehrere Proxys aus verschiedenen Sedimentarchiven zu kombinieren, sei es im Meer oder an Land, und das wurde in diesem Maßstab wirklich noch nicht gemacht.“

Die neue Forschung ist eine Gemeinschaftsinitiative, an der etwa 90 Wissenschaftler aus 16 Ländern beteiligt sind. Finanziert durch Dutzende Zuschüsse von mehreren Agenturen hofft die Gruppe, CO2 irgendwann wieder aufzubauen₂ Ein Rekord von 540 Millionen Jahren bis zum Beginn des komplexen Lebens.

Zu Beginn der industriellen Revolution – als die Menschen begannen, Kohle und dann Öl und Gas zu verbrennen, um ihre Wirtschaft anzutreiben – befand sich Kohlendioxid in der Atmosphäre₂ Es waren etwa 280 ppm. Bei der Verbrennung dieser fossilen Brennstoffe wird ein Wärmespeichergas in die Luft freigesetzt.

Mit Blick auf die Zukunft wird erwartet, dass die Konzentrationen bis zum Jahr 2100 je nach Höhe der künftigen Emissionen auf 600 bis 1.000 ppm ansteigen werden. Es ist nicht genau klar, wie sich diese künftigen Werte auf das Klima auswirken werden.

Es gibt jedoch keine verlässliche Karte des vergangenen Kohlendioxids₂ Die Werte könnten Wissenschaftlern helfen, genauer vorherzusagen, wie zukünftige Klimazonen aussehen könnten, so William Anderegg, Biologieprofessor an der U of T. und Direktor der U of T. Wilkes-Zentrum für Klima und Politik.

„Dies ist eine sehr wichtige Synthese, die auch Auswirkungen auf den zukünftigen Klimawandel hat, insbesondere auf die Schlüsselprozesse und Komponenten des Erdsystems, die wir verstehen müssen, um die Geschwindigkeit und das Ausmaß des Klimawandels vorherzusagen“, sagte Anderegg.

Der heutige Wert von 419 ppm ist der höchste Kohlendioxidwert seit 14 Millionen Jahren

In Zeiten, in denen die Erde wärmer war, stieg der Kohlendioxidgehalt an₂ Es war viel höher als jetzt. Allerdings stellen die heute gemessenen 419 ppm einen starken, potenziell gefährlichen und beispiellosen Anstieg in der modernen geologischen Geschichte dar.

„Acht Millionen Jahre vor der Gegenwart bestand eine Wahrscheinlichkeit von etwa 5 %, dass es sich um Kohlendioxid handelte₂ „Die Werte waren höher als heute, aber wir müssen 14 Millionen Jahre zurückgehen, bevor wir die Werte sehen, von denen wir glauben, dass sie heute waren“, sagte Bowen.

Mit anderen Worten: Die menschliche Aktivität hat die Atmosphäre innerhalb weniger Generationen dramatisch verändert. Infolgedessen zeigen Klimasysteme auf der ganzen Welt alarmierende Anzeichen wie starke Stürme, anhaltende Dürreperioden, tödliche Hitzewellen und Ozeanversauerung.

Gutes Verständnis für atmosphärisches Kohlendioxid₂ Variationen im Laufe der geologischen Zeit sind auch wichtig, um verschiedene Merkmale der Erdgeschichte zu entschlüsseln und daraus zu lernen. Veränderungen des Kohlendioxids in der Atmosphäre₂ Es ist wahrscheinlich, dass das Klima zum Massenaussterben sowie zu evolutionären Innovationen beigetragen hat.

Während des Känozoikums kam es beispielsweise zu einem langfristigen Rückgang des Kohlendioxids₂ Die damit verbundene Klimaabkühlung könnte zu Veränderungen in der Pflanzenphysiologie geführt haben. Klassifizieren Konkurrenz und Dominanz, die wiederum die Evolution der Säugetiere beeinflussten.

„Genaueres Verständnis vergangener Trends beim Kohlendioxid₂ Sie ist daher von grundlegender Bedeutung für das Verständnis, wie moderne Arten und Ökosysteme entstanden sind und was in Zukunft passieren kann.

Referenz: „Auf dem Weg zu einer känozoischen Geschichte des atmosphärischen Kohlendioxids.“₂„Vom Konsortium des Cenozoic Carbon Dioxide Proxy Integration Project (CenCO2PIP)*†, Bärbel Hönisch, Dana L. Royer, Daniel O. Bricker, Pratigya J. Polisar, Gabriel J. Bowen, Michael J. Henehan, Ying Cui, Margaret Stainthorsdóttir, Jennifer C. McElwain, Matthew J. Cohen, Anne Pearson, Samuel R. Phelps, Kevin T. Ono, Andy Ridgewell, Eleni Anagnosto, Jacqueline Osterman, Marcus P. S. Badger, Richard S. Barkley, Peter K. Bell, Thomas P. Chalk , Christopher R. Scottis , Elwyn de la Vega, Robert M. DeConto, Kelsey A. Diez, Vicki Ferrini, Peter J. Franks, Claudia F. Jolliffe, Markus Gutjahr, Dustin T. Harper, Laura L. Haynes, Matthew Hopper, Katherine E. Snell, Benjamin A. Kiessling, Wilfred Conrad, Tim K. Loewenstein, Alberto Malinverno, Maxence Guermec, Luz Maria Mejia, Joseph N. Milligan, John J. Morton, Lee Nordt, Ross Whiteford, Anita Ruth Nibelcic, Jeremy K. C. Rogenstein, Morgan F. Schaller, Nathan D. Sheldon, Cindia Sosedian, Elise B. Wilkes, Caitlin R. Witkowski, Yi J. Zhang, Lloyd Anderson, David J. Burling, Clara Bolton, Thor E. Serling, Jennifer M. Baumwolle, Jiawei DA, Douglas D. Eckhardt, Gavin L. Foster, David R. Greenwood, Ethan J. Hyland, Elliot A. Gagnitsky, John B. Jasper, Jennifer B. Kowalczyk, Lutz Kunzmann und Wolfram M. Korchner, Charles E. Lawrence, Carolyn H. Lear, Miguel A. Martinez Botti, Daniel P. Maxbauer, Paulo Montana, P. David A. Nafs, James W. B. Ray, Markus Reitzsch, Gregory J. Retzsch, Simon J. Ring, Osamu Seki, Julio Sepulveda, Ashish Sinha, Tiki F. Tesvamichael, Aradhna Tripathi, Johan van der Berg, Jimin Yu, James C. Zachos und Liming Zhang, 8. Dezember 2023, Wissenschaften.
doi: 10.1126/science.adi5177