Een team van wetenschappers onder leiding van een oceanograaf van de Tulane University heeft ontdekt dat sedimenten diep onder de zee een manier onthullen om het zuurstofgehalte van de oceaan en het verband met koolstofdioxide in de atmosfeer van de aarde te meten. De bevindingen, gepubliceerd op 19 januari in het tijdschrift Science Advances, helpen de rol van de oceaan in eerdere smeltcycli van gletsjers te verklaren en kunnen de voorspellingen verbeteren over hoe de koolstofcyclus van de oceaan reageert op de opwarming van de aarde.
As ice ages transition into a warmer climate, the oceans regulate atmospheric carbon dioxide by releasing carbon stored in the deep sea. De studie toont een verrassende correlatie aan tussen het zuurstofniveau in de oceanen en de koolstofdioxide in de atmosfeer vanaf de laatste ijstijd tot nu. Naarmate het klimaat warmer wordt, zal de uitstoot van koolstof uit de diepe oceaan waarschijnlijk toenemen.
"Deze studie onthult de belangrijke rol van de Zuidelijke Oceaan bij het beheersen van de zuurstofvoorraden en koolstofopslag in de mondiale oceaan", zegt hoofdonderzoeker Yi Wang, assistent-professor aard- en milieuwetenschappen aan Tulane's College of Science and Engineering. She specializes in marine biogeochemistry and paleoceanography. "Dit zal gevolgen hebben voor het begrip hoe de oceaan, met name de Zuidelijke Oceaan, in de toekomst dynamisch de atmosferische koolstofdioxide zal beïnvloeden."
Wang voerde het onderzoek uit met collega's van de Woods Hole Oceanographic Institution, 's werelds toonaangevende onafhankelijke non-profitorganisatie die zich toelegt op oceaanonderzoek, -verkenning en -educatie. She worked at the Institute before joining Tulane University in 2023.
Het team analyseerde sedimenten op de zeebodem verzameld uit de Arabische Zee om het gemiddelde zuurstofgehalte van de mondiale oceaan duizenden jaren geleden te reconstrueren. Ze maten nauwkeurig de isotopen van het metaalthallium in de sedimenten, waaruit bleek hoeveel zuurstof er in de mondiale oceaan was opgelost toen de sedimenten werden gevormd.
"De studie van deze metaalisotopen tijdens glaciale-interglaciale overgangen is nog nooit eerder gedaan, en deze metingen stellen ons in staat om in wezen het verleden te reconstrueren," zei Wang.
Uit de isotopenverhoudingen van thallium blijkt dat de mondiale oceaan tijdens de laatste ijstijd in totaal zuurstof heeft verloren, vergeleken met de huidige, warmere interglaciale periode. Uit hun onderzoek blijkt dat de oceanen in de wereld een millenniumlange zuurstofarmoede hebben doorgemaakt tijdens een plotselinge opwarming op het noordelijk halfrond, en dat de oceanen meer zuurstof kregen tijdens een plotselinge afkoeling die overging van de laatste ijstijd naar vandaag. De onderzoekers schreven de waargenomen veranderingen in de zuurstof in de oceaan toe aan de evolutie van de Zuidelijke Oceaan.
"Deze studie is de eerste die de gemiddelde evolutie van het zuurstofgehalte in de oceanen in de wereld laat zien vanaf de overgang van de aarde van de laatste ijstijd naar de opwarmingsperiode van de afgelopen 10.000 jaar", zegt Sune Nielsen, universitair hoofddocent aan het Institute for Science van de Wereldgezondheidsorganisatie en co-auteur van de studie. "Deze nieuwe gegevens zijn inderdaad significant omdat ze aantonen dat de Zuidelijke Oceaan een cruciale rol speelt bij het reguleren van kooldioxide in de atmosfeer. Gezien het feit dat hoge breedtegraden de gebieden zijn die het meest worden getroffen door antropogene klimaatverandering, is het verontrustend dat deze regio's überhaupt ook een grote impact hebben op kooldioxide in de atmosfeer."