Frage:
Wie konnten wir den Kohlendioxidgehalt in früheren Klimazonen messen?
InquilineKea
2014-04-16 02:24:01 UTC
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Es wird gesagt, dass die Kohlendioxidgehalte während der Kreidezeit und des Eozäns viel höher waren: Welche Proxys werden verwendet, um Paläo-pCO 2 zu bestimmen?

Drei antworten:
#1
+11
gerrit
2014-04-16 02:31:36 UTC
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Eine Methode besteht darin, Eiskerne aus den Eiskappen der Welt zu entfernen.

Jedes Jahr, wenn sich auf Eiskappen wie der Antarktis und Grönland kleine Schneemengen ansammeln, sprudelt aus Luft wird eingeschlossen. Während wir durch das Eis bohren, können wir die Luftproben in diesen eingeschlossenen Blasen identifizieren und direkt die Zusammensetzung der Luft in diesen Blasen messen. Es sagt uns viel mehr als das CO₂-Niveau. Zum Beispiel ist das Verhältnis der Isotope von Sauerstoff ein ziemlich gutes Thermometer. Wir können auch Pollen, Vulkanasche und andere Dinge sehen.

Andere Methoden sind im Wikipedia-Artikel über Klima-Proxys aufgeführt. Am bekanntesten sind Eisbohrkerne und Baumringe, aber andere Methoden sind See- und Ozeansedimente, Korallen und andere. Diese Methoden sind etwas unabhängig. Wenn sie sich gegenseitig bestätigen, ist das gut. Timing-Fehler können größer werden, wenn man weiter zurückkommt, und manchmal führt eine neue Analyse auch zu einer Änderung der Timing-Schätzungen. Aber für den Zeitraum, in dem wir vergleichbare Aufzeichnungen haben (zum Beispiel den Zeitraum, für den schriftliche historische Aufzeichnungen existieren), sind die Ergebnisse ziemlich gut vergleichbar!

Der längste Eisbohrkernrekord reicht nur 800.000 Jahre zurück, und Baumringe sind wirklich nur für das Holozän nützlich (letzte 10.000 Jahre). Das Eozän endete vor 34 Millionen Jahren. Daher sind Eisbohrkerne und Baumringe für die Kreidezeit und das Eozän nicht von Nutzen.
@foobarbecue Ah ja. Ich habe meistens den Titel beantwortet, aber es ist wahr, dass andere Klima-Proxys schon länger benötigt werden.
#2
+10
hichris123
2014-04-16 02:39:50 UTC
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Huh, das ist eine sehr interessante Frage. Laut einem Forschungsbericht:

Der langfristige Kohlenstoffkreislauf wird durch chemische Verwitterung, vulkanische und metamorphe Entgasung sowie die Vergrabung von organischem Kohlenstoff gesteuert (1, 2) ). Die alten atmosphärischen Kohlendioxidgehalte spiegeln sich im Isotopengehalt von organischem Kohlenstoff (3) und weniger direkt von Strontium (4) in marinen Sedimentgesteinen wider. Ersteres, weil die photosynthetische Kohlenstoffisotopenfraktionierung gegenüber CO 2 -Niveaus empfindlich ist, und letzteres, weil Verwitterung und Entgasung mit Extremwerten des Häufigkeitsverhältnisses 87 Sr / Sr verbunden sind 86 Sr. Versuche, diese geochemischen Signale zur Abschätzung vergangener CO 2 -Niveaus (5–8) zu verwenden, werden jedoch durch die zusätzlichen Beziehungen der Signale zu verschiedenen tektonischen (9, 10) und biologischen (11) Effekten behindert. Darüber hinaus hat sich das Strontium-Signal als besonders schwer zu analysieren erwiesen (12–15).

Manchmal können Kohlenstoff und Strontium verwendet werden, um die CO 2 -Niveaus zu messen . Dies liegt daran, dass sich die CO 2 -Niveaus in Kohlenstoff und Strontium widerspiegeln. Dies ist jedoch schwer zu identifizieren, aber in der obigen Veröffentlichung haben die Leute untersucht, wie hoch die CO 2 -Gehalte über Strontium und Kohlenstoff waren.

Außerdem manchmal Eis Kerne in der Arktis werden gebohrt, weil sie Luftblasen von vor langer Zeit einfangen. Wissenschaftler können dann die Mengen verschiedener Inhalte in dieser Luft messen, einschließlich CO 2. Sie können atmosphärische Bedingungen bis vor 160.000 Jahren darstellen.

Wenn Sie einen allgemeineren Überblick über Klima-Proxys wünschen, würde ich empfehlen, diese Website zu lesen.

Änderungen der Sr-Isotopenspiegel werden normalerweise als Proxy für globale Verwitterungsraten verwendet, insbesondere für das Verhältnis von chemischer zu mechanischer Verwitterung. Chemische Verwitterung sind typischerweise Carbonate.
@winwaed Huh, cool. Wenn Sie also das Verhältnis von chemischer zu mechanischer Verwitterung sagen, wie wird das gemessen / warum ist das wichtig?
#3
+10
foobarbecue
2014-04-17 08:48:34 UTC
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Anscheinend fragen Sie nach Proxys, die im Maßstab von zehn bis Hunderten von Millionen Jahren nützlich sind. Wir haben großartige Proxies, die Jahrtausende zurückreichen (Baumringe, Torfkerne, Seesedimente), und einige, die ungefähr eine Million zurückreichen (Speläothem, Eisbohrkerne), aber darüber hinaus sind die Daten in Sedimenten und Gesteinen

Tiefsee-Sedimentkerne sind wahrscheinlich die wichtigste Quelle für Proxy-Material, das mehrere zehn Millionen Jahre zurückreicht, und Carbonate sind die nützlichste Lithologie zum Abrufen von Proxy-Daten aus diesen Kernen. Änderungen der CO2-Werte wirken sich auf den pH-Wert des Ozeans aus. Dies hat verschiedene Auswirkungen auf die Planktonfossilien und die Carbonatchemie. Ein Effekt ist, dass die chemische Speziation von Bor in ihren Schalen beeinflusst wird. Hohes CO2 löst sich im Ozean als Kohlensäure auf, säuert das Wasser an und bewirkt, dass mehr B (OH) 3 im Vergleich zu B (OH) 4 vorhanden ist. Es ist relativ wahrscheinlicher, dass sich B (OH) 3 mit dem schweren Isotop von Bor, Bor-11, bildet. Mehrere andere Isotopensysteme können auf ähnliche Weise verwendet werden. Beispielsweise wurden Kohlenstoff- und Sauerstoffisotope (d13C, d18O) von Foraminiferenfossilien auch zur Rekonstruktion von atmosphärischem CO2 verwendet. Die Prozesse, die diese Werte bestimmen, sind komplex und umfassen den pH-Wert des Ozeans und den Partialdruck gelöster Gase. Die Konzentration einer Chemikalie namens Alkenone im photosynthetischen Plankton ist einer der kürzlich erfundenen Tiefsee-Kern-Proxys für CO2.

Einer der Nicht-Isotopen-Proxys für CO2 stammt aus mehreren zehn Millionen Jahren ist der stomatale Indexdatensatz. Stomata sind mikroskopisch kleine "Münder" auf Pflanzenblättern, die sich öffnen und schließen, um CO2 einzulassen, aber verhindern, dass H2O entweicht. In einer Umgebung mit höherem CO2-Ausstoß wachsen Pflanzen mehr Stomata pro Flächeneinheit. Stomata können in einigen Pflanzenfossilien gezählt werden, und dies kann als Proxy verwendet werden.

Die meisten Proxys sind zu komplex, um rückwärts modelliert zu werden, um die atmosphärischen CO2-Werte zu erhalten, die sie verursacht haben. Daher müssen sie gegen "absolutere" Aufzeichnungen wie Blasen in Eisbohrkernen kalibriert werden.

+1 für die vollständigste Übersicht. Eine der [neuesten kenozoischen pCO2-Überprüfungen] (https://wesfiles.wesleyan.edu/home/droyer/web/Beerling_Royer_Cenozoic_CO2_Nature_Geoscience.pdf) verwendet tatsächlich eine Kombination all dieser Proxys.


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