Universiteit Utrecht Prehistorische Klimaatveranderingen De aarde als systeem en de broeikaswereld van het verleden Appy Sluijs Departement Aardwetenschappen, Faculteit Geowetenschappen, Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht Inhoud Koolstofcyclus De Fossiele Broeikaswereld Hitterecord van 56 miljoen jaar geleden
Menselijke CO 2 uitstoot Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht Lot van menselijke CO2 uitstoot (2000-2007) 1.4 Pg C/jaar Atmosphere 45% + 7.7 Pg C/jaar Land 29% Le Quéré et al. (2009) Oceans 26%
CO 2 concentratie in de toekomst Universiteit Utrecht Archer et al. 2009, Ann. Rev. Earth. Planet Sci.
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?
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
Universiteit Utrecht Paleoklimatologie Methode: bestuderen van sedimenten Mountain, Sigurdur Gudmundsson
Prof. Dr. Werner von Boring www.expeditiebroeikaswereld.nl; www.expeditiebeagle.nl
IJskappen (Groenland, Antarctica) Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht IJskappen (bijvoorbeeld, Antarctica)
CO 2 door de eeuwen heen Universiteit Utrecht IPCC, 2001
CO 2 concentratie door de ijstijden Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht CO 2 concentratie over miljoenen jaren
Universiteit Utrecht Vraag: Waarom was CO 2 dan zo hoog? De Koolstofkringloop bepaalt hoeveel koolstof (C) zich op welke plaats op aarde bevindt.
Universiteit Utrecht Inleiding: Prof. Dr. Werner von Boring Marc Cornelissen
www.expeditiebroeikaswereld.nl; www.expeditiebeagle.nl
De Koolstofkringloop Universiteit Utrecht
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
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
Carbon Cycle De Lange Koolstofkringloop: Verwering is een CO 2 verwijderaar (sink) CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (koolzuur) HCO 3 - + H +
Universiteit Utrecht De Lange Koolstofkringloop: Productie van kalk in de oceanen Calciumcarbonaat HCO 3 - CaCO 3
Universiteit Utrecht De Lange Koolstofkringloop: Opslag van C; langere tijdschalen Etretat Kalk Calciumcarbonaat (CaCO 3 )
De Lange Koolstofkringloop: Gesloten Cyclus Universiteit Utrecht
De Lange Koolstofkringloop Universiteit Utrecht
De Lange Koolstofkringloop Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht Lange tijdschaal van CO 2 daling Archer et al. 2009, Ann. Rev. Earth. Planet. Sci.
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
De fossiele broeikaswereld Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht CO 2 concentratie over miljoenen jaren
Universiteit Utrecht
Napartulik - Inuk for Place of Trees Geodetic Hills, Axel Heiberg island Courtesy Jane Francis, Leeds Univ.
Universiteit Utrecht Taxodiaceae (Metasequoia ) Dank aan, Jane Francis,
Courtesy Jane Francis; Leeds Univ Some leaf litter layers are dominated by Dawn Redwood leaves (Metasequoia). These represent lowland swamp forests
Spitsbergen Universiteit Utrecht
Met dank aan Marc Cornelissen en WWF
www.expeditiebroeikaswereld.nl Photo, Pim Beukenkamp
Steenkolenmijnen op Spitsbergen
www.expeditiebroeikaswereld.nl Coal mines Spitsbergen Photo, Marc Cornelissen
Universiteit Utrecht - Het Hitterecord van 55 miljoen jaar geleden
Integrated Ocean Drilling Program Photo, William Crawford / IODP
Hitterecord CO CO 2 CO 2 2 CO 2 ~100.000 jaar Verzuring O 1000-2000 jaar 2 CH CH 4 CO O CH 2 CH 4 2 4 55 miljoen jaar
Universiteit Utrecht Hitterecord, 55 miljoen jaar geleden: snelle CO 2 toename +5 +7 +8 +5 +6 +5 +5 +6-8 +6-8
Zoogdier evolutie tijdens hitterecord Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht Voorkomen dinoflagellaat Apectodinium voor PETM Bujak & Brinkhuis 1998, Columb. Univ. Press; Crouch et al., 2001, Geology; Sluijs et al., 2007, Geol Soc.
Hitterecord 23 C Sluijs et al. 2006. Nature
Universiteit Utrecht Fossiele Stuifmeelkorrels Arecipites microreticulatus: Arecaceae (palms) Sluijs et al. 2009. Nature Geoscience
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
Dankwoord Universiteit Utrecht European Research Council Integrated Ocean Drilling Program Netherlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Darwin Center for Biogeosciences Statoil Shell
Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht Sterk verband CO 2 temperatuur; 40 miljoen jaar geleden Bijl, Houben, Schouten, Bohaty, Sluijs, Reichart, Sinninghe Damsté, Brinkhuis, 2010. Science
Dinoflagellate
- Dinoflagellaten Universiteit Utrecht
Universiteit Utrecht Dinoflagellates - Nucleus with chromosomes - Mitochondria - Endoplasmatic reticulum - Etc. etc. - ~50% of species is autotrophic and have chloroplasts - Amphiesmal vesicles
Heterotrophic Dinoflagellates By Howie Spero (UC Davis) and Jian Sheng (UM, Minnesota)
Dinoflagellate
Dinoflagellate