Dávné Klimatické Události: Paleocén Eocén Tepelné Maximální

Paleocén-Eocén Teplotní Maximum (PETM) na 56 milionů let před současnost je pravděpodobně nejlepší starověký analogový moderních klimatu. Na PETM se účastní více než 5 oteplování za 15-20 tisíc let (ve skutečnosti o něco pomaleji než sazby oteplování za posledních 50 let), poháněný vstupní více než 2000 gigatun (gigaton je miliarda tun!) uhlíku do atmosféry. PETM byl spojován s největší událostí hlubinného masového vyhynutí za posledních 93 milionů let a pozoruhodnou diverzifikací života v povrchovém oceánu a na souši. Kvůli jeho potenciálnímu významu, geologové se rojili, aby tuto událost studovali, a bylo to téma velkého zájmu, a více než trochu kontroverze, za poslední 25 let. I z tohoto důvodu věnujeme zdejší akci značnou pozornost.

Důkazy pro globální oteplování v Paleocén Eocén teplotní maximum z jádra se nachází u pobřeží Antarktidy.

kliknutím zobrazíte textový popis důkazů o globálním oteplování.

bentické vymírání foraminifery je znázorněno červenou šipkou. Klesající hodnoty izotopů kyslíku naznačují oteplování povrchového oceánu (planktonické hodnoty foraminiferálních izotopů) a hlubokého oceánu (hodnoty bentických foraminiferálních izotopů). Klesající hodnoty izotopů uhlíku označují vstup skleníkových plynů z obou organických (tj. biologické) nebo sopečné nádrže. Během 170k let hladiny C špičatý, klesl, ale ne na předchozí úroveň, O špičatý a klesl zpět.

Credit: © Kennett & Stott (1991). Používá se svolením.

důkazy o oteplování přichází z různých zdrojů, nejvíce přesvědčivé, která je izotopy kyslíku z planktonních a bentických forams v hlubinných jader. Tyto údaje naznačují významné oteplování 6-8o C povrchových vod oceánu v rozsahu zeměpisných šířek, stejně jako hlubokých vod. Nemusíme jít do detailů, ale to se převede na 4-5 oC průměrné teploty země, což je docela významné. Pro srovnání, globální oteplování od průmyslové revoluce je asi 1,2 oC. Dnes je oteplování výsledkem lidské činnosti, ale v době PETM byli jen velmi primitivní primáti a neřídili auta (!), co tedy tehdy oteplování způsobilo?

odpovídající posunu izotopů kyslíku je velká a záporná změna izotopů uhlíku 4 až 5 na mil, která se používá k definování geologického rozsahu události. Exkurze izotopů byla identifikována v sedimentech uložených v oceánu a v sedimentech stanovených v suchozemských prostředích, jako jsou jezera a řeky. To se nazývá golden spike, protože to může být v korelaci po celém světě, a to představuje přesný časový horizont, ve skutečnosti, exkurze je nyní formální definice hranice mezi Paleocén a Eocén epoch. Exkurze v suchozemských sedimentech nám navíc umožňuje korelovat změny, ke kterým došlo na zemi během PETM, s těmi, které se odehrály v oceánu. Níže je uvedeno, jak vypadá PETM v povodí Big Horn ve Wyomingu.

fotografie PETM v povodí Big Horn ve Wyomingu. Tyto horniny byly uloženy řekami a na záplavových územích. Obsahují úžasný fosilní záznam včetně časných primátů a listů.

kredit: © Peter Wilf. Používá se svolením.

obsah CO2 v atmosféře se během PETM zvýšil 3-4krát. Bez ohledu na to, zda pochází z automobilů, továren nebo z jiných než lidských zdrojů, CO2 je skleníkový plyn a způsobuje zahřívání atmosféry. V důsledku toho byly povrchové teploty oceánu na vrcholu události extrémně teplé, zejména ve vysokých zeměpisných šířkách. U pobřeží Antarktidy, místa, které je dnes blízko mrazu, byly oceány asi 20oC (68 z) na vrcholu PETM! Představte si, že dnes skočíte do oceánu z Antarktidy! Teploty tropického oceánu byly opravdu horké. Nedávný dokument naznačuje, že teploty u pobřeží západní Afriky byly 36 o C, což je 97 z! Teď jsem v srpnu plaval v Miami a připadá mi to jako vana 88 z, ale 97 je prakticky neobyvatelný! PETM byl také spojen s významnými změnami ve vlastnostech hlubokého oceánu. Na rozdíl od dnes, když hlubokých vod oceánu se vyznačují teplotách blízkých mrazu, PETM hluboké vody byly 10-15o C. To se může zdát, že teplé s ohledem na všechno, ale není pochyb o tom, že je způsobila zásadní změnu ve způsobu, cirkulace v oceánu pracoval. Hladina moře byla během PETM o něco vyšší, a kontinenty byly v různých polohách, jak je znázorněno na mapě níže.

mapa ukazující rozložení kontinentů kolem Atlantského oceánu během PETM. Mapa ukazuje, že hladina moře byla vyšší.

kredit: © Chris Scotese. Používá se svolením.

Pravděpodobné, že příčinou těchto teplých hlubokých vodách, bylo to, že pocházeli z rozdílných povrchu oceánu místech, než je tomu dnes (viz Modul 6 pro více podrobností o zdroje moderních hlubokých vodách), v kombinaci s oteplování, které se odehrály na povrchu oceánu. Jako teplejší vody mají méně kyslíku než studené vody, PETM hlubokých vodách na mnoha místech pravděpodobné, že byli možná blízko do stavu, který je známý jako hypoxie (budeme se dozvědět více o tomto v části 6). Slovo hypoxie nezní příliš stresující, ale představte si na chvíli, že jste ryby a potřebný kyslík pro dýchání. Hypoxie by byla pro takové stvoření opravdu hrozná! Konečně, vstup z tolik CO2 do oceánu způsobil vod oceánu, aby se stal kyselejší a vedl k onemocnění známé jako acidifikace oceánů (omlouvám se za skákání dopředu, ale my jsme se dozvědět mnohem více o tomto v Modulu 7!). Okyselení hlubokého oceánu během PETM je dobře přijato a je pozorováno úplným rozpuštěním všech skořápek CaCO3, které pršely na mořském dně. U tvorů, které vyžadují skořápku pro ochranu před predátory a pro ochranu měkkých buněčných částí před drsným oceánem, by okyselení bylo katastrofální. Pro srovnání, mělký oceán zažil mnohem menší pokles své kyselosti a shelly tvorům se tam nadále dařilo.