Globale Erwärmung beunruhigende Lehren aus der Vergangenheit

Anonim

Vor 56 Millionen Jahren erlebte die Erde eine außergewöhnliche Episode der globalen Erwärmung. In einer sehr kurzen Zeit auf einer geologischen Skala, innerhalb von 10 bis 20.000 Jahren, erhöhte sich die Durchschnittstemperatur um fünf bis acht Grad und kehrte erst einige hunderttausend Jahre später zu ihrem ursprünglichen Niveau zurück. Basierend auf der Analyse von Sedimenten aus dem Südhang der Pyrenäen haben Forscher der Universität Genf (UNIGE) die Auswirkungen dieser Erwärmung auf Flussüberschwemmungen und die umliegenden Landschaften gemessen. Die Amplitude der Hochwasser stieg um den Faktor acht - manchmal sogar um den Faktor 14 -, und die Vegetation konnte durch trockene, kieselige Ebenen ersetzt werden. Ihre beunruhigenden Schlussfolgerungen, die in den wissenschaftlichen Berichten veröffentlicht werden, zeigen, dass die Folgen einer solchen globalen Erwärmung viel größer waren als von den aktuellen Klimamodellen vorhergesagt.

"Die Methode, auf die wir uns stützen, um diese globale Erwärmung zu analysieren, ist direkt von der Zellsignalisierung in der Systembiologie inspiriert, wo Forscher die Reaktion der Zellen auf äußere Reize und die damit verbundene Signalübertragung analysieren", erklärt Sébastien Castellport, Professor am Department für Geowissenschaften die UNIGE Fakultät für Naturwissenschaften und Leiter der Studie. "Uns interessiert, wie ein System, in diesem Fall der Wasserkreislauf durch das Verhalten von Flüssen, auf ein externes Signal reagiert, hier die globale Erwärmung." Dieses Projekt konzentrierte sich auf einen extremen Klima-Fall, der den Wissenschaftlern bekannt war: eine Erwärmung von fünf bis acht Grad vor 56 Millionen Jahren, zwischen dem Paläozän und dem Eozän, auch bekannt unter dem Akronym PETM (Paläozän-Eozän Thermal Maximum). Das ESS (Surface Signalling System) wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützt.

Palmen in polaren Breiten

Bereits in den 1970er Jahren beobachteten die Wissenschaftler eine starke Anomalie im Verhältnis zwischen stabilen Kohlenstoffisotopen (δ13C) aufgrund des relativen Anstiegs des Anteils des leichten Isotops (12C) im Vergleich zum schweren Isotop (13C), was auf eine Störung von Der Kohlenstoffkreislauf ist sowohl in den Ozeanen als auch auf den Kontinenten mit einer globalen Erwärmung und ihren spektakulären Folgen verbunden. Palmen gedeihen in den polaren Breiten, und etwas Meeresplankton, wie das Dinoflagellat Apectodinium, das normalerweise auf tropische Gewässer beschränkt ist, verbreitet sich plötzlich über den ganzen Globus. Geologen verwenden diese Art der Beobachtung als wahre "Paläothermometer", die in diesem Fall einen Anstieg der Oberflächenwassertemperatur zeigen, der an manchen Stellen fast 36 Grad erreicht hat, eine tödliche Temperatur für viele Organismen. Mehrere Phänomene werden als mögliche Ursachen für diese globale Erwärmung angeführt, von der intensiven vulkanischen Aktivität in verschiedenen Regionen der Erde in dieser Zeit bis zur Destabilisierung von Methanhydraten, diesen Methan- "Eiswürfeln", die nur unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen stabil bleiben und die durch Entgasung ihr Treibhausgas freigesetzt hätten.

Aber obwohl das Ereignis bekannt ist und seine Ursachen ausführlich untersucht wurden, was ist mit den Konsequenzen? "Die Frage ist wichtig, weil es eine offensichtliche Analogie zur aktuellen globalen Erwärmung gibt. Es gibt Lehren aus diesem Ereignis, umso mehr, als der Temperaturanstieg, den wir gerade erleben, viel schneller zu sein scheint", betont Sébastien Castellport .

Kiesel, die die Geschichte der Flüsse offenbaren

Die spanischen Pyrenäen bieten Sedimente, die es uns erlauben, die alten Flusskanäle zu beobachten und ihre Größe zu bestimmen. Chen Chen, ein Doktorand am Department of Earth Science der UNIGE Fakultät für Naturwissenschaften, sagt, dass Tausende von alten Flusskieseln im Feld gemessen wurden. Dank der direkten Beziehung zwischen der Größe der Kieselsteine ​​und der Neigung der Flüsse konnten die Forscher Schritt für Schritt ihre Strömungsgeschwindigkeit und ihren Abfluss berechnen. Sie haben daher die ganze Geschichte dieser Flüsse und die spektakulären Veränderungen, die sie beeinflusst haben, enthüllt.

Vor 56 Millionen Jahren wurden die Pyrenäen geformt, und ihre Ausläufer wurden von kleinen isolierten Kanälen in einer Aue durchzogen, wo sie hoch fruchtbares Alluvium ablagerten und die Entwicklung von Vegetation förderten, deren Wurzeln den Boden verankerten. Nach dem Verlassen des Pyrenäen-Piemont fuhren diese kleinen Flüsse dann nach Westen in den Atlantik, der damals nur etwa 30 Kilometer entfernt war.

"Mit der Erderwärmung hat sich die Landschaft komplett verändert. Die im Durchschnitt alle zwei bis drei Jahre ablaufenden kanalbildenden Hochwasser, deren Durchfluss wir messen konnten, waren bei kühlerem Klima bis zu 14-mal größer als zuvor", erklärt Sébastien Castellport. Während der PETM wechselten Flüsse ständig den Kurs, sie passten sich nicht mehr dem erhöhten Ausfluss an, indem sie ihr Bett einschnitten, sondern verbreiterten sich im Extremfall, manchmal dramatisch, von 15 auf 160 Meter. Anstatt in den Überschwemmungsgebieten gefangen zu sein, wurde das Schwemmland direkt auf den Ozean übertragen, und die Vegetation schien zu verschwinden. Die Landschaft verwandelte sich in trockene, ausgedehnte Kiesebenen, die von kurzlebigen und reißenden Flüssen durchzogen sind.

Weit größere Risiken als erwartet

Die Wissenschaftler wissen immer noch nicht, wie sich die Niederschlagsmuster verändert haben, aber sie wissen, dass diese Erwärmung zu intensiveren Überschwemmungen und höherer Saisonalität mit deutlich wärmeren Sommern geführt hat. Höhere Verdunstung führte zu einem unerwarteten Anstieg der Flut. Ein Grad des Temperaturanstiegs impliziert einen Anstieg der Atmosphärenkapazität um 7%, um Feuchtigkeit zu speichern, und dieses Verhältnis wird im Allgemeinen verwendet, um den Anstieg des Niederschlags zu bewerten. "Aber unsere Studie zeigt, dass es Schwellen gibt, nichtlineare Entwicklungen, die über dieses Verhältnis hinausgehen. Mit einem Verhältnis von 14 für die Flut sind wir mit Effekten konfrontiert, die wir nicht verstehen, was vielleicht durch lokale Faktoren erklärt werden kann, aber auch durch globale Faktoren, die noch nicht in den aktuellen Klimamodellen enthalten sind. Unsere Studie zeigt, dass die mit der Erderwärmung verbundenen Risiken viel größer sein können, als wir allgemein denken ", schließt Sébastien Castellport.

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