Studie zeigt, dass die vergangene globale Photosynthese schnell auf mehr Kohlenstoff in der Luft reagiert hat

Eisbohrkerne erlauben Klimaforschern, 800.000 Jahre in die Vergangenheit zu blicken. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass atmosphärischer Kohlenstoff als Dünger wirkt und die biologische Produktion erhöht. Der Mechanismus entfernt Kohlenstoff aus der Luft und verlangsamt dadurch die Beschleunigung der globalen Erwärmung.

Selbst unter Eiszeitbedingungen werden Pflanzen, Plankton und andere Lebensformen in der Lage sein, die Produktion zu steigern, wenn die atmosphärischen Kohlenstoffkonzentrationen steigen. Der Mechanismus wird einen anhaltenden Trend der globalen Erwärmung nicht verhindern, aber zumindest die Beschleunigung verlangsamen. Diese Schlussfolgerung stammt aus einer internationalen Zusammenarbeit, an der das Zentrum für Physik des Eis-Klima-Erdes (PICE) des Niels-Bohr-Instituts der Universität Kopenhagen beteiligt war.

„Die globale Biosphärenproduktion durch Photosynthese ist der stärkste Absorptionsfluss von atmosphärischem Kohlendioxid. Daher ist es für eine bessere Prognose des zukünftigen Kohlenstoffkreislaufs unerlässlich, seine natürliche Variabilität zu verstehen“, sagt Postdoc-Forscher Ji-Woong Yang, PICE, und fährt fort:

„Heutzutage, da wir Erdbeobachtungssatelliten und andere fortschrittliche Geräte haben, ist der Mechanismus der Kohlenstoffdüngung gut etabliert. Wir waren uns jedoch nicht sicher, ob derselbe Mechanismus in früheren Perioden existierte, in denen das Klima sehr unterschiedlich und die atmosphärischen Kohlenstoffkonzentrationen viel niedriger waren. Die neuen Ergebnisse bestätigen die Existenz der starken Korrelation und ermöglichen es uns, zukünftige Entwicklungen mit größerer Zuversicht zu modellieren.“

Acht Eiszeiten werden abgedeckt

In Zusammenarbeit mit dem Laboratoire des Science du Climat et de l’Environnement, Frankreich, hat das PICE-Team die alte Luft untersucht, die in winzigen Luftblasen in einem antarktischen Eiskern eingeschlossen ist. Der Eiskern repräsentiert die letzten 800.000 Jahre der Klimaentwicklung.

Dabei machen sich die Wissenschaftler zunutze, dass das Sauerstoffatom nicht nur in der häufigsten Form 16O mit 8 Protonen und 8 Neutronen vorkommt, sondern auch in den Isotopen 17O und 18O. Die Isotopenzusammensetzung ist ein Indikator für die Produktivität der Biosphäre. Einzigartigerweise zeigt das Verfahren das globale Niveau der biologischen Produktion im Gegensatz zu anderen Verfahren, die stärker lokalisierte Ergebnisse liefern.

Durch die Kombination der Luftblasenmessungen mit der Modellierung des Sauerstoffverhaltens sowohl in der Biosphäre als auch in der Stratosphäre waren die Forscher in der Lage, die Produktivitätsentwicklung der Biosphäre sowohl während der Eiszeiten (Eiszeiten) als auch während der Zwischeneiszeiten zu quantifizieren. Insgesamt wurden acht Eiszeiten abgedeckt.

„Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Produktivität während der Eiszeiten sinkt und während der Zwischeneiszeiten zunimmt. Darüber hinaus besteht eine starke Korrelation mit früheren atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen, die von mehreren Eisbohrkernen gemessen wurden Kohlendioxid und die Produktivität der globalen Biosphäre beginnen mehrere tausend Jahre vor dem Abschmelzen der Eiskappen zu steigen. Dieser Zusammenhang erklärt sich durch den starken Düngeeffekt durch atmosphärisches Kohlendioxid“, sagt Ji-Woong Yang.