Eisbohrkerne erlauben den Klimaforschern einen Blick 800.000 Jahre in die Vergangenheit: Der atmosphärische Kohlenstoff wirkt als Dünger und erhöht die biologische Produktion. Dieser Mechanismus entzieht der Luft Kohlenstoff und dämpft damit die Beschleunigung der globalen Erwärmung.
Selbst unter eiszeitlichen Bedingungen werden Pflanzen, Plankton und andere Lebensformen in der Lage sein, ihre Produktion zu steigern, wenn die Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre steigt. Der Mechanismus wird einen anhaltenden Trend der globalen Erwärmung nicht verhindern, aber zumindest die Beschleunigung dämpfen. Diese Schlussfolgerung ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit, an der auch das Zentrum Physics of Ice Climate Earth (PICE) des Niels-Bohr-Instituts der Universität Kopenhagen beteiligt ist.
“Die globale Biosphärenproduktion durch Photosynthese ist der stärkste Absorptionsfluss von atmosphärischem Kohlendioxid. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, ihre natürliche Variabilität zu verstehen, um den künftigen Kohlenstoffkreislauf besser vorhersagen zu können”, so Postdoc-Forscher Ji-Woong Yang vom PICE weiter:
“Heutzutage, da wir über Erdbeobachtungssatelliten und andere moderne Geräte verfügen, ist der Mechanismus der Kohlenstoffdüngung gut bekannt. Wir waren uns jedoch nicht sicher, ob derselbe Mechanismus auch in früheren Perioden existierte, als das Klima ganz anders war und die atmosphärische Kohlenstoffkonzentration viel niedriger. Die neuen Ergebnisse bestätigen die Existenz des starken Zusammenhangs und ermöglichen es uns, künftige Entwicklungen mit größerer Zuversicht zu modellieren”.
Acht Gletscherzyklen werden abgedeckt
In Zusammenarbeit mit dem Laboratoire des Science du Climat et de l’Environnement, Frankreich, hat das PICE-Team die in winzigen Luftblasen eingeschlossene alte Luft in einem antarktischen Eiskern untersucht. Der Eiskern repräsentiert die letzten 800.000 Jahre der klimatischen Entwicklung.
Die Wissenschaftler machen sich die Tatsache zunutze, dass das Sauerstoffatom nicht nur in der häufigsten Form 16O mit 8 Protonen und 8 Neutronen, sondern auch in den Isotopen 17O und 18O vorkommt. Die Isotopenzusammensetzung ist ein Indikator für die Produktivität der Biosphäre. Die Methode ist einzigartig und zeigt das globale Niveau der biologischen Produktion im Gegensatz zu anderen Methoden, die eher lokalisierte Ergebnisse liefern.
Durch die Kombination der Luftblasenmessungen mit der Modellierung des Sauerstoffverhaltens sowohl in der Biosphäre als auch in der Stratosphäre konnten die Forscher die Entwicklung der Produktivität der Biosphäre sowohl während der Eiszeiten als auch während der Zwischeneiszeiten quantifizieren. Insgesamt wurden acht Glazialzyklen erfasst.
“Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Produktivität während der Eiszeiten abnimmt und während der Zwischeneiszeiten zunimmt. Außerdem besteht eine starke Korrelation mit den vergangenen atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen, die in mehreren Eisbohrkernen gemessen wurden. Außerdem ist der Effekt während der Eiszeiten stärker ausgeprägt, wenn der Kohlendioxidgehalt und die Produktivität der globalen Biosphäre mehrere tausend Jahre vor dem Abschmelzen der Eiskappen zu steigen beginnen. Diese Korrelation lässt sich durch den starken Düngeeffekt des atmosphärischen Kohlendioxids erklären”, sagt Ji-Woong Yang.
Datum: März 10, 2022
Quelle: Universität Kopenhagen – Fakultät für Naturwissenschaften
Journal Reference:
- Ji-Woong Yang, Margaux Brandon, Amaëlle Landais, Stéphanie Duchamp-Alphonse, Thomas Blunier, Frédéric Prié, Thomas Extier. Global biosphere primary productivity changes during the past eight glacial cycles. Science, 2022; 375 (6585): 1145 DOI: 10.1126/science.abj8826