Domanda:
Come siamo stati in grado di misurare i livelli di anidride carbonica nei climi precedenti?
InquilineKea
2014-04-16 02:24:01 UTC
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Si dice che i livelli di anidride carbonica fossero molto più alti durante i periodi Cretaceo ed Eocene: quali proxy vengono utilizzati per determinare il paleo-pCO 2 ?

Tre risposte:
#1
+11
gerrit
2014-04-16 02:31:36 UTC
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Un metodo è attraverso carote di ghiaccio dalle calotte glaciali del mondo.

Ogni anno, quando piccole quantità di neve si accumulano sulle calotte polari come l'Antartide e la Groenlandia, ribollono di l'aria rimane intrappolata. Mentre perforiamo il ghiaccio, possiamo identificare i campioni d'aria in quelle bolle intrappolate e misurare direttamente la composizione dell'aria in quelle bolle. Ci dice molto di più del livello di CO₂. Ad esempio, il rapporto degli isotopi dell'ossigeno è un buon termometro. Possiamo anche vedere polline, cenere vulcanica e altre cose.

Altri metodi sono elencati nell ' articolo di Wikipedia sui proxy climatici. I più famosi sono le carote di ghiaccio e gli anelli degli alberi, ma altri metodi sono sedimenti di laghi e oceani, coralli e altri. Questi metodi sono in qualche modo indipendenti, quindi se si confermano a vicenda, va bene. Gli errori sui tempi possono aumentare se si va più indietro, e talvolta una nuova analisi porta anche a un cambiamento nelle stime dei tempi. Ma per il periodo in cui abbiamo record confrontabili (ad esempio, il periodo per il quale esistono record storici scritti), i risultati si confrontano abbastanza bene!

Il record di carote di ghiaccio più lungo risale a soli 800.000 anni fa e gli anelli degli alberi sono davvero utili solo per l'olocene (ultimi 10.000 anni). L'Eocene è terminato 34 milioni di anni fa. Quindi le carote di ghiaccio e gli anelli degli alberi non sono di alcuna utilità per il Cretaceo e l'Eocene.
@foobarbecue Ah, sì. Ho risposto principalmente al titolo, ma è vero che altri proxy climatici sono necessari da tempo.
#2
+10
hichris123
2014-04-16 02:39:50 UTC
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Eh, questa è una domanda molto interessante. Secondo un documento di ricerca:

Il ciclo del carbonio a lungo termine è controllato dall'erosione chimica, dal degassamento vulcanico e metamorfico e dal seppellimento del carbonio organico (1, 2 ). I livelli atmosferici antichi di anidride carbonica si riflettono nel contenuto isotopico del carbonio organico (3) e, meno direttamente, dello stronzio (4) nelle rocce sedimentarie marine; il primo perché il frazionamento fotosintetico dell'isotopo del carbonio è sensibile ai livelli di CO 2 , il secondo perché l'invecchiamento e il degassamento sono associati a valori estremi del rapporto di abbondanza 87 Sr / 86 Sr. Tuttavia, i tentativi di utilizzare questi segnali geochimici per stimare i livelli di CO 2 passati (5–8) sono ostacolati dalle relazioni aggiuntive dei segnali con vari effetti tettonici (9, 10) e biologici (11). Inoltre, il segnale dello stronzio si è dimostrato particolarmente difficile da analizzare (12-15).

Quindi, a volte, il carbonio e lo stronzio possono essere usati per misurare i livelli di CO 2 . Questo perché i livelli di CO 2 si riflettono nel carbonio e nello stronzio. Tuttavia, questo è difficile da identificare, ma nel documento sopra, le persone hanno studiato quali erano i livelli di CO 2 tramite stronzio e carbonio.

Inoltre, a volte ghiaccio le carote nell'Artico verranno perforate, perché intrappolano le bolle d'aria di molto tempo fa. Gli scienziati possono quindi misurare la quantità di vari contenuti in quest'aria, inclusa la CO 2 . Possono rappresentare le condizioni atmosferiche fino a 160.000 anni fa.

Se desideri una panoramica più generale dei proxy climatici, ti consiglio di leggere questo sito web.

I cambiamenti nei livelli dell'isotopo Sr sono solitamente usati come proxy per i tassi di alterazione atmosferica globale, in particolare il rapporto tra agenti atmosferici chimici e meccanici. Gli agenti atmosferici chimici sono tipicamente carbonati.
@winwaed Eh, fantastico. Quindi, quando dici il rapporto tra l'invecchiamento chimico e quello meccanico, come viene misurato / perché è importante?
#3
+10
foobarbecue
2014-04-17 08:48:34 UTC
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Sembra che tu stia chiedendo informazioni su proxy che sono utili su una scala da decine a centinaia di milioni di anni. Abbiamo grandi proxy che risalgono a migliaia di anni fa (anelli di alberi, carote di torba, sedimenti lacustri) e parecchi che risalgono a circa un milione (speleothem, carote di ghiaccio), ma oltre a ciò i dati sono in sedimenti e rocce .

I nuclei di sedimenti di acque profonde sono probabilmente la fonte più importante di materiale proxy che risale a decine di milioni di anni fa e carbonati la litologia più utile per recuperare i dati proxy da quei nuclei. La modifica dei valori di CO2 influisce sul PH dell'oceano e questo ha vari effetti sui fossili di plancton e sulla chimica dei carbonati. Un effetto è che la speciazione chimica del boro nei loro gusci sarà influenzata. L'elevata CO2 si dissolve nell'oceano come acido carbonico, acidificando l'acqua e facendo sì che ci sia più B (OH) 3 rispetto a B (OH) 4. È relativamente più probabile che B (OH) 3 si formi con l'isotopo pesante del boro, il boro-11. Diversi altri sistemi di isotopi possono essere utilizzati in modi simili. Ad esempio, anche gli isotopi del carbonio e dell'ossigeno (d13C, d18O) dei fossili di foraminiferi sono stati utilizzati per ricostruire la CO2 atmosferica. I processi che determinano questi valori sono complessi e coinvolgono il PH oceanico e pressioni parziali dei gas disciolti. La concentrazione di una sostanza chimica chiamata alchenoni nel plancton fotosintetico è anche uno dei proxy del nucleo di acque profonde inventati più di recente per la CO2.

Uno dei proxy non isotopici per la CO2 che risale a decine di milioni di anni fa è il record dell'indice stomatico. Gli stomi sono "bocche" microscopiche sulle foglie delle piante che si aprono e si chiudono per far entrare CO2 ma impediscono all'H2O di fuoriuscire. In un ambiente con più CO2, le piante crescono più stomi per unità di superficie. Gli stomi possono essere contati in alcuni fossili di piante e questo può essere utilizzato come proxy.

La maggior parte dei proxy sono troppo complessi per essere modellati all'indietro per ottenere i valori di CO2 atmosferici che li hanno causati, quindi devono essere calibrati rispetto a record più "assoluti" come le bolle nelle carote di ghiaccio.

+1 per la panoramica più completa. Una delle [più recenti revisioni di Cenozoic pCO2] (https://wesfiles.wesleyan.edu/home/droyer/web/Beerling_Royer_Cenozoic_CO2_Nature_Geoscience.pdf) utilizza effettivamente una combinazione di tutti questi proxy.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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