Prehistorische Klimaatveranderingen

Transcriptie

1 Universiteit Utrecht Prehistorische Klimaatveranderingen De aarde als systeem en de broeikaswereld van het verleden Appy Sluijs Departement Aardwetenschappen, Faculteit Geowetenschappen, Universiteit Utrecht

2 Universiteit Utrecht Inhoud Koolstofcyclus De Fossiele Broeikaswereld Hitterecord van 56 miljoen jaar geleden

3 Menselijke CO 2 uitstoot Universiteit Utrecht

4 Universiteit Utrecht Lot van menselijke CO2 uitstoot ( ) 1.4 Pg C/jaar Atmosphere 45% Pg C/jaar Land 29% Le Quéré et al. (2009) Oceans 26%

5 CO 2 concentratie in de toekomst Universiteit Utrecht Archer et al. 2009, Ann. Rev. Earth. Planet Sci.

6 Universiteit Utrecht Basale vragen: 1. Was de concentratie CO 2 ooit hoog in het verleden? 2. Hoe was het klimaat toen en hoe werkte het? 3. Welke processen zorgen voor daling van de CO 2 concentratie?

7 Universiteit Utrecht Basale vragen: 1. Was de concentratie CO 2 ooit hoog in het verleden? 2. Hoe was het klimaat toen en hoe werkte het? 3. Welke processen zorgen voor daling van de CO 2 concentratie? Paleoklimatologie: De studie van klimaat en klimaatverandering in het verleden

8 Universiteit Utrecht Paleoklimatologie Methode: bestuderen van sedimenten Mountain, Sigurdur Gudmundsson

9 Prof. Dr. Werner von Boring

10 IJskappen (Groenland, Antarctica) Universiteit Utrecht

11 Universiteit Utrecht IJskappen (bijvoorbeeld, Antarctica)

12 CO 2 door de eeuwen heen Universiteit Utrecht IPCC, 2001

13 CO 2 concentratie door de ijstijden Universiteit Utrecht

14 Universiteit Utrecht CO 2 concentratie over miljoenen jaren

15 Universiteit Utrecht Vraag: Waarom was CO 2 dan zo hoog? De Koolstofkringloop bepaalt hoeveel koolstof (C) zich op welke plaats op aarde bevindt.

16 Universiteit Utrecht Inleiding: Prof. Dr. Werner von Boring Marc Cornelissen

17

18 De Koolstofkringloop Universiteit Utrecht

19 Universiteit Utrecht De Lange Koolstofkringloop: Opslag van C; langere tijdschalen Als koolstofhoudend materiaal sneller ophoopt dan het in het ecosysteem wordt afgebroken: opslag in sedimenten

20 Universiteit Utrecht De Lange Koolstofkringloop: Opslag van C; langere tijdschalen Als koolstofhoudend materiaal sneller ophoopt dan het in het ecosysteem wordt afgebroken: CO opslag in sedimenten 2 CO 2 CxHy

21 Carbon Cycle De Lange Koolstofkringloop: Verwering is een CO 2 verwijderaar (sink) CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (koolzuur) HCO H +

22 Universiteit Utrecht De Lange Koolstofkringloop: Productie van kalk in de oceanen Calciumcarbonaat HCO 3 - CaCO 3

23 Universiteit Utrecht De Lange Koolstofkringloop: Opslag van C; langere tijdschalen Etretat Kalk Calciumcarbonaat (CaCO 3 )

24 De Lange Koolstofkringloop: Gesloten Cyclus Universiteit Utrecht

25 De Lange Koolstofkringloop Universiteit Utrecht

26

27 De Lange Koolstofkringloop Universiteit Utrecht

28 Universiteit Utrecht Lange tijdschaal van CO 2 daling Archer et al. 2009, Ann. Rev. Earth. Planet. Sci.

29 Universiteit Utrecht Conlusies Koolstofcyclus Korte Koolstofcyclus: (sub) jaarlijkse cyclus vegetatie atmosfeer Lange Koolstofcyclus: verplaatst op lange tijdschalen C tussen gesteente en atmosfeer-oceaan Uniek voor nu: grote snelheid waarmee C uit gesteente naar atmosfeer gaat. Systeem is uit balans

30 De fossiele broeikaswereld Universiteit Utrecht

31 Universiteit Utrecht CO 2 concentratie over miljoenen jaren

32 Universiteit Utrecht

33 Napartulik - Inuk for Place of Trees Geodetic Hills, Axel Heiberg island Courtesy Jane Francis, Leeds Univ.

34 Universiteit Utrecht Taxodiaceae (Metasequoia ) Dank aan, Jane Francis,

35 Courtesy Jane Francis; Leeds Univ Some leaf litter layers are dominated by Dawn Redwood leaves (Metasequoia). These represent lowland swamp forests

36 Spitsbergen Universiteit Utrecht

37 Met dank aan Marc Cornelissen en WWF

38

39 Photo, Pim Beukenkamp

40

41 Steenkolenmijnen op Spitsbergen

42 Coal mines Spitsbergen Photo, Marc Cornelissen

43 Universiteit Utrecht - Het Hitterecord van 55 miljoen jaar geleden

44 Integrated Ocean Drilling Program Photo, William Crawford / IODP

45 Hitterecord CO CO 2 CO 2 2 CO 2 ~ jaar Verzuring O jaar 2 CH CH 4 CO O CH 2 CH miljoen jaar

46 Universiteit Utrecht Hitterecord, 55 miljoen jaar geleden: snelle CO 2 toename

47 Zoogdier evolutie tijdens hitterecord Universiteit Utrecht

48

49 Universiteit Utrecht Voorkomen dinoflagellaat Apectodinium voor PETM Bujak & Brinkhuis 1998, Columb. Univ. Press; Crouch et al., 2001, Geology; Sluijs et al., 2007, Geol Soc.

50 Hitterecord 23 C Sluijs et al Nature

51 Universiteit Utrecht Fossiele Stuifmeelkorrels Arecipites microreticulatus: Arecaceae (palms) Sluijs et al Nature Geoscience

52 Universiteit Utrecht Fossiele broeikaswereld laat zien: Systeem Aarde bepaalt Aardse condities Hoe ziet een broeikaswereld eruit? Hoge CO 2 = Hoge temperatuur nog onbegrepen aspecten broeikasklimaat (vorstvrije polen!?!?) verzuring van de oceaan

53 Dankwoord Universiteit Utrecht European Research Council Integrated Ocean Drilling Program Netherlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Darwin Center for Biogeosciences Statoil Shell

54 Universiteit Utrecht

55 Universiteit Utrecht Sterk verband CO 2 temperatuur; 40 miljoen jaar geleden Bijl, Houben, Schouten, Bohaty, Sluijs, Reichart, Sinninghe Damsté, Brinkhuis, Science

56 Dinoflagellate

57

58 - Dinoflagellaten Universiteit Utrecht

59 Universiteit Utrecht Dinoflagellates - Nucleus with chromosomes - Mitochondria - Endoplasmatic reticulum - Etc. etc. - ~50% of species is autotrophic and have chloroplasts - Amphiesmal vesicles

60 Heterotrophic Dinoflagellates By Howie Spero (UC Davis) and Jian Sheng (UM, Minnesota)

61 Dinoflagellate

62

63 Dinoflagellate