Nedgangen i atmosfærisk kuldioxidniveauer i den lille istid blev ikke forårsaget af nye verdens pionerer, der skar en svømning gennem indfødt amerikansk landbrug, som man tidligere havde troet.
I stedet for vores ny analyse af klimaregistreringen indeholdt i Antarktis iskerner antyder, at faldet i atmosfæriske CO₂-niveauer i den kolde periode fra 1500 til 1750 blev drevet af øget nettoudtag af kulstof fra planter.
Dette antyder igen, at hvis planter reagerede på faldende temperaturer ved at optage mere kulstof, vil de sandsynligvis reagere på de nuværende stigende CO₂-niveauer ved at frigive endnu mere af det i atmosfæren.
Historiske atmosfærer
Atmosfæriske CO₂-koncentrationer var ret stabile fra omkring 2000 år siden indtil starten af den industrielle revolution, siden da de er begyndt at klatre dramatisk. Undervejs var der imidlertid relativt små skift, såsom det, der blev set i den lille istid (LIA).
Kuldioxid cirkulerer naturligvis mellem atmosfæren, landet og havet. På land fjernes det fra atmosfæren ved hjælp af plantefotosyntese og returneres, når plantemateriale nedbrydes. Normalt afbalanceres disse processer, men en ændring i hastigheden for en af disse processer kan flytte atmosfæriske CO₂-niveauer til en ny ligevægt.
Hvis nedbrydningen stiger, når den bliver varmere, vil dette bremse eller vende rebalanseringsoptagelsen og efterlade mere kuldioxid i atmosfæren, opvarme klimaet yderligere og så videre, i en positiv feedback.
LIA svarede til starten af den europæiske kolonisering af den nye verden. Europæiske sygdomme ødelagde populationer i Amerika og en teori mente, at dette førte til et fald i det oprindelige landbrug, som igen lod skove vokse tilbage og optog betydelige mængder CO₂ fra atmosfæren. Dette blev antydet som den første geologisk genkendelige underskrift af menneskelig påvirkning på kloden og dermed starten på Anthropocene-epoken.
Men var dette faktisk tilfældet? Vores undersøgelse antyder ikke, fordi selv om vi kan være relativt sikre, var LIA-ændringen i CO₂-niveauer på grund af forskelle i opførelsen af landplanter, men vores resultater antyder, at ændringen var et svar på det skiftende klima og ikke på menneskedrevne ændringer. i vegetationsdækning.
På udkig efter spor
Hvordan kan vi fortælle det? Vi ved, at processen involverede terrestriske planter, fordi atmosfæren under LIA var endnu lavere i CO2 indeholdende isotopen carbon-12, som foretrækkes af fotosynteser af planter.
Men hvordan ved vi, om ændringerne skyldtes ændringer i vegetationsdækning eller klimaforespørgsler. For at svare at vi så på en anden gas, carbonylsulfid (COS), som også er fanget i luftbobler sammen med kuldioxid. Dette molekyle har næsten den samme struktur som CO₂, undtagen et af iltatomerne er erstattet med svovl.
Dette er tæt nok til at narre planterne, der tager det op under fotosyntesen. Men i modsætning til CO₂ frigives det ikke COS, når plantemateriale nedbrydes, så en stigning i fotosyntesen fører til et fald i atmosfærisk COS.
Dette betyder, at den ”tidlige Anthropocene” -hypotese har en testbar konsekvens: Den burde have ført til en observerbar reduktion i COS-koncentrationer i iskernerne. Men når vi kiggede på iskerneposten, fandt vi, at der var en stigning. Dette antyder, at fotosyntesen faktisk faldt i løbet af LIA, snarere end at stige, som vi ville forvente, hvis forskellen skyldtes skovvækst.
Dette betyder, at faldet i atmosfærisk CO2 under LIA mere sandsynligt havde været en direkte reaktion på dyppetemperaturerne. Det kølige klima i LIA reducerede fotosyntesen, men bremsede også plantens respiration og nedbrydning, med den nettoeffekt, at mere CO₂ blev optaget af landets biosfære i kølige perioder.
Hvad med fremtiden?
Flipsen af dette er, at det omvendte kan ske, når temperaturerne stiger, som de er nu. Stigende temperaturer betyder sandsynligvis, at endnu mere CO₂ frigives fra den jordbaserede biosfære. Mens planter fortsat øger deres fotosyntese, når Jorden varmer, antyder vores fund, at planternes nedbrydning vil stige endnu mere, hvilket betyder, at mindre kulstof forbliver i jorden.
Dette angår, for som vi ved, har mennesker åbnet vandhanen på en ny kulstofkilde: fossile brændstoffer, der tidligere var låst væk under jorden. Vi returnerer hurtigt masser af dette oplagrede kulstof til atmosfæren, og landet og havet fjerner kun omkring halvdelen af det, vi tilføjer.
Vores opdagelse antyder, at hver stigning i temperaturen vil resultere i ca. 20 dele pr. Million ekstra kuldioxid i atmosfæren. Dette er omtrent midt i forventningen fra klimamodeller. Det betyder, at hvis vi ønsker at holde den globale opvarmning inden for 2 ℃ af de gennemsnitlige præindustrielle temperaturer, på linje med Paris klimaaftale, er vi nødt til at indgå i denne positive feedback-loop, hvilket betyder, at jo flere temperaturer klatrer, jo mere ekstra CO₂ frigives fra verdens landskaber.
Om forfatterne
Peter Rayner, professor, University of Melbourne
Cathy Trudinger, seniorforsker, CSIRO
David Etheridge, forskningsforsker, CSIRO,
Mauro Rubino,, Anden University of Naples
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.
Relaterede bøger
