Globale Erwärmungsereignisse wie der so genannte Paleozän-Eozän-Temperaturmaximum (PETM) und das Mittel-Eozän-Klimaoptimum (MECO) führten in der Erdgeschichte zu erheblichen Temperaturanstiegen. Eine mögliche Ursache für diese Ereignisse ist erhöhter Vulkanismus, bei dem große Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden. Das PETM dauerte etwa 200.000 Jahre, während das MECO 400.000 Jahre anhielt.
Professor Philip Pogge von Strandmann und sein Team untersuchten den Effekt, der zu einer globalen Abkühlung und Klimarekuperation nach der Erwärmung des PETM führte. Sie fanden heraus, dass Regenwasser, das mit atmosphärischem Kohlendioxid reagiert, Kohlensäure bildet, die die Verwitterung von Gestein verstärkt und dabei Calcium und Magnesium freisetzt. Diese Materialien werden von Flüssen in die Ozeane transportiert, wo sie unlöslichen Kalkstein bilden. Dieser Prozess wirkt als Rückkopplungsmechanismus, um die Kohlendioxidkonzentration zu reduzieren und bei der Klimarekuperation zu helfen.
Das MECO-Ereignis trat 16 Millionen Jahre nach dem PETM auf und hatte eine langsamere Klimarekuperation. Die Forscher entdeckten, dass während des MECO-Zeitraums über große Teile der Erdoberfläche ein globaler Regenwald existierte. Dieser Regenwald, der hauptsächlich aus Tonmineralien bestand, verhinderte eine effektive Verwitterung von Gestein und führte zu einer langsameren Klimastabilisierung.
Das gewonnene Wissen über diese historischen Klimaereignisse könnte dazu beitragen, den gegenwärtigen Klimawandel positiv zu beeinflussen. Eine Möglichkeit besteht darin, die chemische Verwitterung von Gestein zu fördern, indem fein zerkleinertes Gestein auf Felder aufgebracht wird. Dadurch könnte atmosphärisches Kohlendioxid gebunden und die Klimarekuperation unterstützt werden. Wenn die Verwitterung jedoch zur Bildung von Ton führt, wäre sie weniger effizient, da Ton Calcium und Magnesium zurückhält und nicht in die Ozeane abgibt.
Die Effektivität der verstärkten Verwitterung hängt davon ab, inwieweit Gesteinspartikel sich auflösen oder Ton bilden. Das Ergebnis würde wahrscheinlich zwischen vollständiger Auflösung und vollständiger Tonbildung liegen. Faktoren wie der vorhandene Ton- und Gesteinsgehalt würden den Erfolg des Prozesses an jedem Ort beeinflussen.
Die Studie wurde in Nature Geoscience veröffentlicht und umfasste Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, des University College London, der University of Essex und der Utrecht University.
Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum (PETM)
Das Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum (PETM) war ein globales Erwärmungsereignis, das vor etwa 56 Millionen Jahren stattfand. Es dauerte etwa 200.000 Jahre und führte zu einem signifikanten Anstieg der globalen Temperaturen. Die wahrscheinliche Ursache des PETM war erhöhte vulkanische Aktivität, die große Mengen an Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzte.
Auswirkungen des PETM
Das PETM führte zu drastischen Veränderungen des Klimas und der Umwelt der Erde. Es verursachte weit verbreitete Versauerung der Ozeane, das Aussterben von Meerestieren und erhebliche Veränderungen in terrestrischen Ökosystemen. Die Freisetzung von Kohlendioxid während dieses Ereignisses wird vermutlich zu einem schnellen Anstieg der globalen Temperaturen beigetragen haben.
Mittleres Eozän-Klimaoptimum (MECO)
Das Mittlere Eozän-Klimaoptimum (MECO) war ein weiteres globales Erwärmungsereignis, das vor etwa 40 Millionen Jahren stattfand, ungefähr 16 Millionen Jahre nach dem PETM. Das MECO dauerte etwa 400.000 Jahre und zeigte ebenfalls einen signifikanten Anstieg der globalen Temperaturen.
Unterschiede zwischen PETM und MECO
Obwohl das MECO Ähnlichkeiten mit dem PETM hinsichtlich der erhöhten globalen Temperaturen aufwies, gab es deutliche Unterschiede im Klimaerholungsprozess. Während des MECO gab es einen weltweiten Regenwald, der einen großen Teil der Erdoberfläche bedeckte und hauptsächlich aus Tonmineralien bestand. Dieser Regenwald hinderte die effektive Verwitterung von Gestein und verlangsamte den Klimastabilisierungsprozess.
Verwitterung und Klimaerholung
Die von Professor Philip Pogge von Strandmann und seinem Team durchgeführte Studie konzentrierte sich auf die Auswirkungen der Verwitterung auf die Klimaerholung nach der PETM-Erwärmung.
Wirkung von Kohlensäure
Die Forscher stellten fest, dass Regenwasser in Verbindung mit atmosphärischem Kohlendioxid Kohlensäure bildete, die die Verwitterung von Gestein verstärkte. Dieser Prozess erleichterte die Freisetzung von Calcium und Magnesium aus dem Gestein, die dann von Flüssen in die Ozeane transportiert wurden.
Bildung unlöslichen Kalksteins
In den Ozeanen bildeten das aus dem verwitterten Gestein freigesetzte Calcium und Magnesium unlöslichen Kalkstein. Dieser Rückkopplungsmechanismus reduzierte den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre und trug zur Klimaerholung bei.
Lektionen für die Gegenwart
Die aus der Untersuchung dieser historischen Klimaereignisse gewonnenen Erkenntnisse haben potenzielle Anwendungen für die Bewältigung des gegenwärtigen Klimawandels.
Verstärkte Verwitterung
Eine Möglichkeit besteht darin, die verstärkte Verwitterung zu fördern, indem fein zerkleinertes Gestein auf die Felder ausgebracht wird. Dadurch würde die Verwitterung von Gestein zunehmen und die Bindung von atmosphärischem Kohlendioxid verstärken. Es könnte zur Klimaerholung beitragen, indem der Kohlendioxidgehalt gesenkt wird.
Bildung von Tonmineralien und Effizienz
Die Forscher stellten jedoch auch fest, dass die Bildung von Tonmineralien, wie sie während des MECO beobachtet wurde, die effiziente Verwitterung behinderte. Tonmineralien speichern Calcium und Magnesium anstatt sie in die Ozeane zu transportieren, was den Verwitterungsprozess weniger effektiv bei der Reduzierung des Kohlendioxidgehalts macht.
Faktoren, die die Wirksamkeit beeinflussen
Der Erfolg der verstärkten Verwitterung hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich des vorhandenen Ton- und Gesteinsgehalts. Das Ergebnis des Prozesses würde wahrscheinlich zwischen vollständiger Auflösung und vollständiger Tonbildung liegen.
Fazit
Die von Professor Philip Pogge von Strandmann und seinem Team durchgeführte Studie liefert wertvolle Einblicke in den Klimaerholungsprozess nach globalen Erwärmungsereignissen. Das Verständnis der Auswirkungen der Verwitterung auf den Kohlendioxidgehalt und die Klimastabilisierung kann potenzielle Strategien zur Bewältigung des gegenwärtigen Klimawandels informieren. Allerdings sind weitere Forschung und Experimente erforderlich, um die wirksamsten Ansätze in verschiedenen Gebieten zu bestimmen.
