Skip to main content

How does the Earth stop global warming? Using metal isotopes to understand climate recovery processes

Article Category

Article available in the folowing languages:

Historische Proben von Meeresböden helfen, Klimawandel und -wiederherstellung zu verstehen

Die Analyse von Metallisotopen, die von Sedimenten unterhalb des Meeresbodens entnommen wurden, gibt Forschenden ein besseres Verständnis der Reaktion der Erde auf vergangene Ereignisse globaler Erwärmung.

Klimawandel und Umwelt

In einem Jahr der wütenden Flächenbrände und weltweit zunehmend extremen Witterungsbedingungen, alle vom Klimawandel angefacht, suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verzweifelt, ihre Klimamodelle zu verfeinern. Eine Lösung ist der Vergleich verschiedener Erwärmungsereignisse vor Äonen, um zu verstehen, wie die Erde auf verschiedene Szenarien der Kohlenstoffdioxidemission reagierte. „Die Erforschung vergangener Klimawandel ist wie ein faszinierendes Puzzle. Alles, was im Erdsystem – der Atmosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre und Lithosphäre – passiert, hängt zusammen“, erklärt Matthew Clarkson, Koordinator des EU-Projekts EnvironMetal an der ETH Zürich – Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. „Um also die Verknüpfungen zu verstehen, sind detaillierte Studien und die Quantifizierung augenscheinlich unabhängiger Prozesse notwendig.“

Ozeanische Anoxie

Der Klimawandel führt zu vielen schädlichen Reaktionen. Dieses Projekt legte einen Schwerpunkt auf das Verständnis der Sauerstoffverluste der Ozeane, auch bekannt als die Entwicklung von ozeanischer Anoxie. „In der Vergangenheit können wir sehen, dass Anoxie direkt zum Aussterben von Organismen am Meeresboden führt“, fügt Clarkson hinzu, der an der Universität Edinburgh in Geochemie und Geologie promovierte. „Aber über hunderttausende von Jahren erhöhte Anoxie die Speicherung von Kohlenstoffdioxid in den Sedimenten und entfernte es so aus der Atmosphäre, was dem Klima bei der Rückkehr zu kälteren Bedingungen half.“ EnvironMetal, das Unterstützung durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen erhielt, setzte neue, im letzten Jahrzehnt entwickelte chemische Werkzeuge ein, um Umweltveränderungen auf globaler Ebene zu untersuchen. Dank dieser Werkzeuge können vergangene Klimawandel mit einer neuen Perspektive aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden.

Sammlung neuer Metallisotop-Datensätze

Der Schlüssel zum Projekt war die Messung von Spurenmetallisotopen, besonders Uran, in Proben von Meeresbodensedimenten, die zuvor im Rahmen des International Ocean Discovery Program aus dem Pazifik, Nordatlantik und den südlichen Ozeanen gesammelt wurden. „Das spannendste Ergebnis lieferte eine pazifische Stätte; dank unseres Uran-Proxys konnten wir das globale Ausmaß ozeanischer Anoxie während eines enormen Ereignisses globaler Erwärmung einschätzen, das vor etwa 55 Millionen Jahren stattfand, dem Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum“, merkt Clarkson an. Dies ist eine wichtige Kennzahl, da sie als Schlüsselelement in Klimamodellen zur Simulierung vergangener Klimaereignisse verwendet werden kann, um so zukünftige Szenarien zu verstehen. Clarkson erkennt an, dass die Erforschung vergangener Klimawandel häufig einen hoffnungslosen Ausblick auf die Zukunft wirft, die wir erwarten können, wie beispielsweise die Ausweitung ozeanischer Anoxie. Aber er sagt, dass der Weg nach vorn proaktive Prävention durch sofortige Maßnahmen ist, sodass das Problem nicht schlimmer wird. Das Team hat über 400 Isotop-Messungen an modernen und historischen Meeresbodenproben vorgenommen und führt die Arbeit fort, obwohl der Förderzeitraum vorbei ist. Der Schwerpunkt liegt jetzt auf der Veröffentlichung der Ergebnisse und deren Verknüpfung mit anderen Datensätzen. Clarkson merkt abschließend an: „Mit den neuen Metallisotop-Datensätzen können wir Teile des globalen Puzzles einsetzen. Der nächste Schritt ist es, die Verknüpfungen zwischen all diesen Datensätzen zu verstehen und Vergleiche zwischen verschiedenen Fallstudien zu vergangener globaler Erwärmung durchzuführen.“

Schlüsselbegriffe

EnvironMetal, Klimawandel, Erdsystem, globale Erwärmung, Metallisotop-Datensätze, ozeanische Anoxie, Proxy, Proben, Uran

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich