Siapa yang menyetir siapa? Iklim dan siklus karbon dalam interaksi terus-menerus dan mekanisme umpan balik yang berubah

Kapal penelitian JOIDES di Fremantle, Australia, pada pagi hari sebelum meluncurkan ekspedisi 356. Hasilnya didasarkan pada sampel yang diambil dari kapal yang berbunyi ini sebagai bagian dari Program Penemuan Laut Internasional IODP. Kredit: William Crawford, IODP JRSO

Ilmuwan iklim di Bremen telah mengubah mekanisme opini antara iklim dan siklus karbon global selama 35 juta tahun terakhir.

Krisis iklim saat ini menggarisbawahi fakta bahwa gangguan siklus karbon dapat menyebabkan perubahan iklim yang signifikan. Sebuah studi baru mengungkapkan bahwa siklus karbon dan iklim global telah berinteraksi selama 35 juta tahun terakhir dalam sejarah geologi, dalam kondisi alamiah. Penelitian ini dipimpin oleh David De Vleeschouwer dari Pusat Ilmu Lingkungan Laut di MARUM – Universitas Bremen di Nature Communications.

Pemanasan global yang disebabkan oleh manusia telah lama ditampilkan sebagai rantai sebab dan akibat yang relatif sederhana: manusia mengganggu siklus karbon dengan membakar bahan bakar fosil, sehingga meningkatkan konsentrasi CO mereka.2 di atmosfer, yang menyebabkan suhu lebih tinggi di seluruh dunia. “Namun, semakin jelas bahwa ini bukanlah akhir dari cerita. Kebakaran hutan menjadi lebih sering terjadi di seluruh dunia, melepaskan CO pelengkap2 ke atmosfer, dan bahkan memperkuat pemanasan global yang telah meningkatkan risiko kebakaran hutan. Ini adalah contoh buku teks yang oleh para ilmuwan iklim disebut sebagai mekanisme umpan balik positif, ”kata David De Vleeschouwer MARUM – peneliti pascadoktoral di Pusat Ilmu Lingkungan Laut di Universitas Bremen.

Untuk mengungkap jenis mekanisme pembalikan siklus iklim-karbon dalam kondisi alam, David De Vleeschouwer dan rekannya menggunakan data isotopik dari inti sedimen laut dalam. “Beberapa dari inti ini mengandung sedimen yang berumur hingga 35 juta tahun. Meskipun usianya cukup tua, sedimen ini memiliki jejak yang jelas dari apa yang disebut siklus Milanković. Siklus Milanković dikaitkan dengan perubahan bentuk orbit Bumi (eksentrisitas), serta kemiringan (obliquity) dan orientasi (presesi) sumbu rotasi Bumi. Seperti jam astronomi, siklus Milanković menyebabkan perubahan dalam distribusi insolasi matahari di seluruh planet, yang mengakibatkan perubahan iklim, “kata David De Vleeschouwer.” dan kami menggunakan irama presesi sebagai kronometer geologi. Kami kemudian menerapkan metode statistik untuk menentukan apakah hal itu menyebabkan perubahan dalam satu sistem isotop atau variabilitas pergeseran fasa isotop. “

Rekannya Maximilian Vahlenkamp menambahkan: “Ketika pola yang biasa di kedua sistem isotop terjadi sedikit lebih awal dalam sistem karbon daripada di sistem isotop oksigen, kami menyebutnya isotop karbon. Kami kemudian menyimpulkan bahwa siklus karbon memiliki kendali atas sistem iklim pada saat sedimentasi.” Ahli paleoklimatologi dan paleoekeanograf sering menggunakan isotop karbon sebagai indikator gangguan siklus karbon, dan isotop oksigen sebagai proksi untuk perubahan keadaan iklim global. Perubahan komposisi isotop mikrofosil laut dalam ini, misalnya, dapat mengindikasikan pendinginan global seiring dengan peningkatan karbon terestrial dan penyimpanan karbon tanah atau pertumbuhan lapisan es.

“Sifat inovatif dari penelitian ini adalah untuk mempelajari titik dan jeda antara siklus karbon dan iklim secara sistematis dan dari waktu ke waktu. Pendekatan kami memungkinkan kami untuk mengurutkan sejarah Bumi dalam resolusi tinggi selama 35 juta tahun terakhir,” kata Profesor Heiko Pälike. “Kami menunjukkan bahwa 35 juta tahun terakhir dapat dibagi menjadi tiga interval, masing-masing dengan modus operandi tertentu dari siklus iklim-karbon.” Rata-rata, penulis menemukan isotop oksigen membawa variasi isotop karbon. Artinya, dalam kondisi alamiah, perubahan iklim sebagian besar mengatur dinamika siklus karbon global. Namun, tim peneliti berfokus pada saat-saat sebaliknya. Faktanya, De Vleeschouwer dan rekannya menemukan beberapa contoh zaman kuno dalam rentang waktu 100.000 tahun yang mendorong siklus karbon, seperti yang terjadi dalam periode waktu yang jauh lebih pendek saat ini – “tetapi, tentu saja, campur tangan manusia tanpa”. dio Pälike-k.

Pada bentangan tertua, antara 35 dan 26 juta tahun lalu, siklus karbon memimpin dalam menghadapi perubahan iklim, terutama pada saat iklim stabil. “Periode stabilitas iklim dalam catatan geologi seringkali menjadi penyebab astronomi. Ketika orbit Bumi mendekati lingkaran sempurna, isolasi musiman yang ekstrem terputus dan iklim yang lebih mirip terbentuk, “kata David De Vleeschouwer.” Antara 35 dan 26 juta tahun yang lalu, konfigurasi astronomi ini akan mendukung perluasan temporal lapisan es Antartika. Dalam skenario ini, kami mengusulkan untuk meningkatkan intensitas erosi glasial dan pelapukan batuan selanjutnya, yang penting karena pelapukan batuan silikat menghilangkan CO.2 dari atmosfer, jadi akhirnya mengontrol efek rumah kaca. ”

Namun sekitar 26 juta tahun lalu, modus operandi berubah drastis. Siklus karbon mengendalikan iklim pada saat iklim tidak stabil, bukan stabilitas. “Kami percaya bahwa perubahan ini adalah situasi iklim yang didominasi oleh pegunungan Himalaya dan monsun. Ketika isolasi musiman yang ekstrem meningkat melalui orbit Bumi yang eksentrik, monsun dapat menjadi benar-benar hidup. Musim yang lebih kuat memungkinkan lebih banyak pelapukan kimiawi, penghilangan CO2 dari atmosfer dan oleh karena itu siklus karbon atas kendali iklim “.

Mekanisme yang diusulkan oleh penulis tidak hanya menjelaskan pola yang diamati dalam karbon dan isotop oksigen, tetapi juga memberikan wawasan baru tentang bagaimana sistem iklim dan siklus karbon berinteraksi dari waktu ke waktu. “Beberapa hipotesis memerlukan lebih banyak pengujian dengan model numerik iklim dan siklus karbon, tetapi penting untuk memahami tingkat proses yang disajikan dalam pekerjaan ini karena ini memberi mesin planet kita pandangan pada kondisi garis batas yang secara fundamental berbeda dari saat ini,” kata De Vleeschouwer. Selain itu, pekerjaan ini juga menyediakan skenario yang dapat digunakan untuk menilai kapabilitas model siklus iklim-karbon ketika didorong ke skenario ekstrem di masa lalu geologis.

Referensi: David De Vleeschouwer, Anna Joy Drury, Maximilian Vahlenkamp, ​​Fiona Rochholz, Diederik Liebrand dan Heiko Pälike. Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038 / s41467-020-18733-w

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Newsletter

Subscribe to stay updated.