NIOZ is part of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO)

Transcriptie

1 Koninklijk Royal Netherlands Nederlands Institute Instituut for voor Sea Research Zeeonderzoek erbacteriën voorspellen het klimaat Jaap Sinninghe Damsté NIZ Koninklijk Nederlands Instituut voor nderzoek der Zee Faculteit Geowetenschappen, Universiteit Utrecht NIZ is part of the Netherlands rganisation for Scientific Research (NW) 1

2

3 Versimpeld klimaatscenario zoals samengevat door IPCC Stijging C 2 (en andere broeikasgassen) in de atmosfeer Stijging temperatuur op Aarde Klimaatverandering Zeespiegelstijging Tropische stormen/ Zware regenbuien verstromingen Effecten op natuur Etc.

4 Invloed van de mens op klimaat: Koolstofdioxide uitstoot In 2100: tussen de 650 en ppm! Begin industriële revolutie (ca. 1850) In het midden Krijt: waarden tussen de 1000 en 2500 ppm

5 Het klimaat van het midden Krijt: heel warm! Maar hoe warm precies???? Steenkool Tropische bodem (bauxite/laterite) evaporieten (zout, gips) Calcrete (hard carbonate crust in soil)

6 Gorgosaurus libratus Klassieke fossielen

7 Biomarkers (chemische fossielen, moleculaire fossielen) Specifieke organische verbindingen die voorkomen in sedimenten en fossiele brandstoffen en gerelateerd kunnen worden aan specifieke organismen en informatie geven over fysische, chemische of biologische processen ten tijde van afzetting. H H H H Bacteriën H H Archaea Eukaryoten

8 Emiliania huxleyi (Haptophyta) Picture: Jörg Bollman Chemisch fossielen: alkenonen C 37:3 C 37:2

9 Unsaturated Ketone paleotemperatuur index U K 37= C 37:2 C 37:2 + C 37:3 37:3 37:2 E. huxleyii 10 C Culture 0.8 Emiliania huxleyii 38:2 Et 38:3 Me 38:3 Et Alkenone r atio Cultuur experimenten: U K 37 = T r 2 = Temperature ( C) 37:4 37:2 37:3 * * 38:3 Et * * 38:2 Et 38:2 Me 39:3 39:2 E. huxleyii 25 C Culture 38:2 Me 39:2 Prahl & Wakeham 1987, Nature 330:

10 Huidige verdeling van de zeewatertemperaturen aan het oppervlakte

11 Alkenoon zeewater temperatuur Zeewatertemperaturen in de Westelijke Middellandse Zee Martrat et al. (2007) uderdom sediment (in duizenden jaren)

12 nze oerthermometer H H 0 marine Crenarchaeota (<1 mm) H 1 H H H H 2 bacteria H H H 3 4 Fluorescence in situ hybridisation (FISH; St. Barbara Channel, 80 m depth, photo by E.F. DeLong)

13 nze oerthermometer: de observatie H H 0 Arabische Zee 4 SST: ~27 C H 0 H H H H 2 0 Noordzee SST: ~12 C H H Crenarchaeol H 4 Retentietijd TEX 86 = [2]+[3]+[4 ] [1]+[2]+[3]+[4 ] TetraEther index van lipiden met 86 koolstofatomen

14 Texel

15 nze oerthermometer: de ijkgrafiek Core top locations T E X Gemiddelde zeewater temperatuur ( C )

16 Sedimentval data (500 m) van de Arabische Zee NEM SI SWM FI NEM T E X Satellite TEX Zeewater temperatuur ( C ) Tijd (dagen) 24

17 Broeikasgasperiode I: het midden Krijt (ca. 90 miljoen jaar geleden) DP 1276 DSDP 367 DP 1260 DSDP 530 studied cores, Deep Sea or cean Drilling Program (DSDP or DP)

18 Temperatuurgegevens uit het Cenomaan (93.5 Mjr) Sample A-47R-CC (Cenomanian) 4 TEX86 ~ 0.9 Arabische Zee ZT: ~27 C Noordzee ZT: ~12 C Retentietijd (min) Retentietijd

19 Calibratie van de TEX 86 palaeothermometer voor de warme zeewatertemperaturen van het Krijt Nitrososphaera gargensis: A moderately thermophilic ammonia-oxidizing crenarchaeote from a hot spring Pitcher et al. ISME J. (2010) TEX 86 = 1.00 N. gargensis Crenarchaeol Crenarchaeol regio-isomer 0.6 TEX Kim et al Core top calibration Zeewatertemperatuur ( C) Cretaceous range

20 Lower Krijt Upper verzicht van temperaturen van het Krijt 65.5 Ma 142 Ma Maastrichtian Campanian Santonian Coniacian Turonian Laat Cenomaan Cenomanian Albian Aptian Barremian Hauterivian Valanginian Berriasian 36 C 36 C 36 C Paleogeografie: ~93.5 Ma 29 C

21 Het midden Krijt klimaat - was heel warm Atlantic Jacuzzi

22 Het midden Krijt werd gekenmerkt door een zeewaterspiegel die 250 m hoger was - hoge T door hoge C 2 concentratie - onderwater vulkanisme

23 ceanische anoxische event 2: Een enorme verstoring van de globale koolstofcyclus

24 Een eenvoudige koolstofcyclus C 2 biomassa fotosynthese opgelost C 2 Bicarbonaat afbraak organisch koolstof carbonaat

25

26 Een eenvoudige koolstofcyclus C 2 biomassa organisch koolstof fotosynthese afbraak opgelost C 2 Bicarbonaat carbonaat Zuurstofloze ceaan

27 Een temperatuurprofiel van de noordelijke Atlantisch ceaan TEX ? / CC Py Key to symbols dark claystone (black shales) mudstone / (siltstone) (siltstone)/ sandstone marlstone Py barren interval coring gap planar lamination cross lamination pyrite layer AE 2 8ºC afkoeling Zeewatertemperatuur ( C) C 2 ~700 ppm C 2 ~1300 ppm

28 Vroegere Broeikasklimaten II PETM = Palaeoceen/Eoceen Thermische Maximum ~ 55 Mjr geleden PETM uderdom (miljoenen jaren) After Zachos et al., 2001; Science

29 ACEX - Arctic Coring EXpedition nly 250 km from the North pole

30 ACEX Drilling in action Icebreaker 1 Icebreaker 2 Drill ship Aerial view from 3300 m

31

32 Zeewater en continentale temperaturen tijdens het PETM ~ 5 C ~ 7 C Palaeoceen / Eoceen Thermische Maximum ~ 55 Mjr geleden

33

34 PETM mondiale opwarming (t.o.v. de toch al warme temperaturen!)

35 Temperaturen in het Arctisch gebied in het Plioceen (koolstofdioxideconcentratie ~400 ppmv) Fossiel veen

36 Frequentie Schatting van de temperatuur m.b.v. drie verschillende methoden Dat is ongeveer 19 C hoger dan vandaag de dag! Luchttemperatuur ( C)

37 Temperatuurverschil t.o.v. heden ( C) Temperatuur ( C) verzicht temperatuurschattingen Hoog C2 Hoger C2 Laag C2 Breedtegraad ( )

38 IPCC schattingen voor verschillende scenario s

39 CNCLUSIES (van ons werk) 1) Het was heel erg warm in tijden dat de koolstofdioxide concentratie tussen de ppm was. 2) nze huidige klimaatmodellen kunnen deze temperaturen van de broeikasgas Aarde niet simuleren. 3) In tijden dat de koolstofdioxideconcentratie afnam werd het koeler. Nam de concentratie toe dan werd het warmer. 4) Deze resultaten ondersteunen de gedachte dat koolstofdioxide een belangrijke rol speelt in de regulatie van de temperatuur op Aarde. 5) Resultaten uit het verleden zijn geen garantie voor de toekomst maar...

40 Thanks to..

41 Biologische validatie van de TEX 86 oerthermometer TEX TEX 86 = * T R 2 = Incubation temperature ( C) North Sea water Indian cean water

42 Bron: IPCC ns toekomstig klimaat? pwarming zal door blijven gaan wanneer uitstoot van broeikasgassen zal continueren. C2 Eq 3.4 o C = 6.1 o F 2.8 o C = 5.0 o F o C = 3.2 o F 0.6 o C = 1.0 o F 400

43 ns toekomstig klimaat? business as usual ( ) scenario: globale opwarming 2.8 o C Bron: IPCC

44 Het toekomstig klimaat in Nederland Waargenomen gemiddeld aantal zomerse dagen (>= 25 C) per jaar voor Schagen Zomertemperatuur (juni-augustus) in De Bilt tussen 1900 en 2005, en de vier klimaatscenario s voor 2050 (gekleurde lijnen). Bron: KNMI, de Bilt Klimaatscenario s voor 2050

45 Toekomstige zeespiegelstijging in Nederland Nu: ~ 3 mm per jaar Schagen Bron: KNMI, de Bilt

46

47 De Aarde is opgewarmd in de laatste eeuw Globally averaged, the planet is about 0.75 C warmer than it was in 1860, based upon dozens of high-quality long records using thermometers worldwide, including land and ocean. Eleven of the last 12 years are among 12 warmest since 1850 in the global average. Bron: IPCC

48 De Aarde warmt op. de zeespiegel stijgt..en sneeuw smelt weg Bron: IPCC

49 Kooldioxide concentratie en temperatuur Pre-industriële C 2 maximum Pre-industriële C 2 minimum