Klimawandel erklärt?

Abkühlmechanismus längst vergangener extremer globaler Erwärmungen erforscht

Wissenschaftler der Tokioter Universität haben offenbar ein Klimarätsel gelöst und könnten damit die Voraussetzung geschaffen haben, den heutigen Klimawandel aufzuhalten. Die Forscherguppe hat gezeigt, dass die erhöhte Produktivität der Meere die schnelle und vorübergehenden globale Erwärmung vor etwa 54 Millionen Jahren beendete, indem sie der Atmosphäre effektiv Kohlendioxid entzog.

Das könnte verstehen helfen, wie sich die vom Menschen verursachten CO2-Emissionen auf die Umwelt und die geochemischen Kreisläufe der Erde auswirken, wie sich die Wege im Erdinneren und auf der Erdoberfläche, denen die Elemente folgen, gestalten und wie sich das Erdsystem in einem Zeitraum von mehreren zehntausend Jahren oder länger in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt.

Vor 52 bis 56 Mio. Jahren, im Eozän, endete die Erderwärmung relativ plötzlich. Der Grund dafür war ein dramatisches Wachstum von marinen Pflanzen. Diese benötigten gewaltige Mengen an CO2, das sie der Luft entzogen. Die Konzentration des Klimagases sank, sodass die Erde Wärme abstrahlen konnte und sich abkühlte. Während der globalen Erwärmung steigt die Produktivität des Planktons in der Oberflächenschicht des Ozeans und CO2 im System Ozean-Atmosphäre wird als organische Substanz im Meeresboden abgelagert, ein Prozess, der als Exportproduktivität bekannt ist. Ein Teil der absinkenden organischen Substanz zersetzt sich und in der Wassersäule bildet sich das aus Bariumsulfat bestehende Mineral Schwerspat. Die gesteigerte Exportproduktivität führt somit zu einer Zunahme von Kohlenstoff und Schwerspat, die in Tiefseesedimenten vergraben sind. Dieser Mechanismus entfernt effizient den überschüssigen Kohlenstoff oder das Treibhausgas aus dem System Ozean-Atmosphäre. Dadurch sinkt der CO2-Gehalt in der Atmosphäre und das Klima kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück.

[note Schematische Darstellung der Produktivitätsrückmeldungen aus der Schifffahrt © u-tokyo.ac.jp]

Das frühe Eozän war die wärmste Periode des Känozoikums, die vom Aussterben der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren bis in die Gegenwart reicht. Schnelle und vorübergehende globale, Hyperthermale genannte Erwärmungsereignisse überlappten das warme Klima.

Die Forschungsgruppe von Assistenzprofessor Kazutaka Yasukawa und Professor Yasuhiro Kato an der Graduate School of Engineering der Universität Tokio und ihre Mitarbeiter sammelten Tiefseesedimentproben aus den Bohrkernen, die zuvor im Indischen Ozean durch die Forschungsexpeditionen des Ocean Drilling Program gesammelt wurden. Basierend auf den Ergebnissen der chemischen Analysen dieser Proben identifizierten die Forscher mehrere Exkursionen in Kohlenstoffisotopenverhältnissen, was ein deutliches Indiz für die Eozän-Hyperthermie ist. Dies waren die ersten geologischen Aufzeichnungen der Hyperthermie im Indischen Ozean mit hoher Zeitauflösung. Darüber hinaus analysierte die Gruppe die geochemischen Daten statistisch mit Hilfe einer Methode, die als unabhängige Komponentenanalyse bekannt ist. Das Ergebnis dieser Analyse zeigte, dass die gesteigerte Produktivität der Meere das CO effizient aus dem System Ozean-Atmosphäre entfernt und damit die globalen Erwärmungsereignisse in den Hyperthermalen beendet hat, ein Prozess, der als negatives Feedback des Erdsystems bezeichnet wird.

“Wir, die Menschen, emittieren jetzt eine riesige Menge an Treibhausgasen. Ihre Auswirkungen auf die Umwelt der Erde über einen Zeitraum von mehreren zehntausend Jahren oder länger genau vorherzusagen, ist sehr schwierig. Daher ist die Interpretation der Aufzeichnungen vergangener Klimaveränderungen ein entscheidender Schlüssel, um zukünftige Trends zu erfassen”, sagt Yasukawa. Er fährt fort: “Indem ich die natürlichen Erholungsmechanismen der globalen Erwärmung besser verstehe, hoffe ich, einen Anhaltspunkt dafür zu finden, was wir innerhalb des Zeitrahmens der menschlichen Gesellschaft tun sollten.

[note Abstract aus nature: Während des frühen Paläogens traten mehrere transiente globale Erwärmungsereignisse auf. Obwohl diese Ereignisse, Hyperthermale genannt, aus der ganzen Welt gemeldet wurden, sind die geologischen Aufzeichnungen für den Indischen Ozean begrenzt. Darüber hinaus sind die Wiederherstellungsprozesse von relativ bescheidenen Hyperthermalen weniger eingeschränkt als die vom strengsten und am besten untersuchten Gewächshaus, dem Paläozän-Eozän-Thermalmaximum. In dieser Studie konstruierten wir einen neuen und hochauflösenden geochemischen Datensatz von Tiefseesedimenten, der mehrere Eozän-Hyperthermale im Indischen Ozean eindeutig erfasst. Anschließend analysierten wir statistisch die hochdimensionale Datenmatrix und extrahierten unabhängige Komponenten, die den biogeochemischen Reaktionen auf die Hyperthermale entsprechen. Das Produktivitäts-Feedback steuert und sequestriert den überschüssigen Kohlenstoff in den Erholungsphasen der Hyperthermie über eine verbesserte biologische Pumpe, unabhängig von der Größe der Ereignisse. Inzwischen ist diese negative Rückkopplung unabhängig von Veränderungen der Nannoplankton-Assemblage, die in relativ großen Umweltstörungen allgemein anerkannt sind.

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