Команда использует древние морские отложения как эталон для современных и будущих климатических моделей

Исследователи из Сиракузского университета обращаются к геологическому прошлому, чтобы строить прогнозы об изменении климата в будущем. Кристофер К. Джуниум, доцент наук о Земле, является ведущим автором исследования, использующего изотопный состав азота в осадках для понимания изменений морских условий во время Палеоцен-эоценового термического максимума (ПЭТМ) — краткого периода быстрого глобального потепления около 56 миллионов лет назад. Работа команды, включающей Александра Дж. Диксона из Лондонского университета, опубликована в Nature Communications.

Исследование сосредоточено на древнем океане Тетис (место современного Средиземного моря) и предоставляет эталон для современных и будущих климатических и океанических моделей. Запись изотопов азота показывает, что бескислородные (аноксические) условия возникли быстро в начале ПЭТМ, изменив круговорот важных питательных веществ, таких как азот. Похожие сдвиги наблюдались во время периодов быстрого потепления в мезозое, когда обширные области океанов Тетис и Атлантика становились обеднёнными кислородом. Такое обеднение, известное как дезоксигенация, вызывало Океанические аноксические события (ОАС) в восточной части Тетиса.

Судьба океана Тетис во время ПЭТМ давно интересует палеоклиматологов. Учёные убеждены, что комплекс факторов, включая закисление океана, интенсивные осадки и выветривание на суше, а также приток питательных веществ со стоком рек, создал условия для дезоксигенации. «Прибрежные морские системы могут быть более уязвимы к условиям, подобным ОАС, чем считалось ранее, особенно в замкнутых бассейнах, таких как Балтийское море, или возле крупных речных систем, испытывающих серьёзное влияние антропогенной деятельности», — говорит Джуниум.

На основе данных из древней речной системы Кхеу на юге России команда подтвердила, что цикл азота в восточной части Тетиса претерпел «крупную реорганизацию» во время ПЭТМ. Вариации в данных по изотопам азота также указывают на эпизоды, когда аноксические условия ослабевали, позволяя кислороду смешиваться в толще воды. «Переход между бескислородными и слабокислородными условиями в океане Тетис во время ПЭТМ мог создать условия, благоприятствующие увеличению производства закиси азота (N₂O) — мощного парникового газа, создаваемого микробами при очень низких концентрациях кислорода», — отмечает Джуниум.

Изучение условий, способствовавших производству N₂O во время ПЭТМ, позволяет калибровать современные и будущие модели системы Земли. «События, подобные ПЭТМ, — одни из лучших геологических аналогов более тёплого мира. Предположение об обратной связи через закись азота добавляет новый интригующий слой к этому обсуждению и подчёркивает роль меняющегося цикла азота для будущего Земли», — добавляет Диксон. По мере того как концентрации CO₂ приближаются к 400 ppm (уровням, не наблюдавшимся три миллиона лет), понимание взаимодействия климатических факторов становится критически важным для улучшения модельных прогнозов и подготовки к будущему.