Kvantificering af den vulkanske kulstof-flux til den tidlige Eocene atmosfære under dannelsen af den Nordatlantiske vulkanprovins

Et studie af fortidens globale opvarmninger og deres konsekvenser for fremtidens klimaudvikling i Anthropocenet.

Følgevirkningerne af hurtig global opvarmning, herunder forsuring og stigninger i havniveauet samt tab af biodiversitet, udgør den hidtil alvorligste samfundsudfordring i dette århundrede. Jorden har dog tidligere, grundet hurtig injicering af CO₂/CH₄ i atmosfæren, oplevet lignende opvarmninger. De sedimentære bjergartsarkiver der registrerer disse fortidige episoder registrerer ligeledes klimasystemets tilbagevenden til en ligevægtssituation som før kulstof-injiceringen. Disse unikke fortidige varmeepisoder kan yde en uvurderlig lærdom der kan oplyse om langtidskonsekvenser af forskellige klimaudviklinger baseret på forskellige scenarier for fortsat menneskelig udledning af drivhusgasser.

Blandt fortidens varmeperioder udgør den 56 millioner år gamle PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum) i hastighed og omfang det bedste sammenligningsgrundlag til de nutidige klimaforandringer. Klimaet undergik i PETM i løbet af få tusinde år en opvarmning på 5-8 grader. Til sammenligning gik der ca. 200.000 år førend verdenshavene havde bundet det ekstra CO₂ således at kulstof-cyklen kunne returnere til sin oprindelige uforstyrrede ligevægtstilstand.

Det er kontroversielt hvilken mekanisme der udløste klimaforandringerne i PETM, men en af de mulige årsager er udledning af vulkansk CO₂ ved dannelsen af de enorme færøske og østgrønlandske flodbasalt provinser. Den nuværende viden omkring timingen af dannelsen af disse vulkanprovinser mangler dog den nødvendige præcision for præcist at kvantificere raten hvormed CO₂ blev udledt til PETM-atmosfæren. Formålet med dette projekt er at benytte de nye massespektrometer-faciliteter ved SNM til at udføre ⁴⁰Ar/³⁹Ar aldersbestemmelse af GEUS-prøver samlet i 1990’erne til at bestemme hvornår og hvor hurtigt disse gigantiske flodbasalter blev dannet. De nye aldersbestemmelser vil gøre det muligt at teste om det var det massiv udledning af vulkanske CO₂ der drev opvarmningen i PETM. En forståelse af kilden til og mængden af CO₂-udledningen til PETM atmosfæren vil bidrage med vigtige grænsebetingelser for de fremtidige klimaudviklings-scenarier i Anthropocenet.

Quantifying the volcanic carbon flux into the early Eocene atmosphere during formation of the North Atlantic igneous province

Understanding past global warming events and their implications for future climate trajectories in the Anthropocene epoch.

The consequences of rapid global warming, including sea-level rise, ocean acidification and loss of biodiversity, is arguably the most pressing societal issue of this century. The Earth, however, has experienced similar climatic warming episodes in the past, due to the rapid injection of large amounts of CO₂/CH₄ into the atmosphere. The sedimentary archives that capture these deep-time events also record the recovery period of the climate system to equilibrium, pre-carbon release conditions. These remarkable deep-time warming episodes provide invaluable lessons for understanding the ramifications of potential future climate trajectories based on different anthropogenic emission scenarios.

Amongst these ancient global warming events, the rapidity and magnitude of the 56 million year old PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum) provides the best deep-time analog to modern day climate change. During the PETM, the climate underwent a warming of 5^o-8^oC in less than a few thousand years. By comparison, it took the oceans some 200,000 years to absorb the additional atmospheric CO₂, returning the carbon cycle to equilibrium, pre-injection conditions.

The identity of the mechanism that triggered the PETM climate event is a controversial issue, however, the release of volcanic CO₂ during formation of the vast Early Tertiary East Greenland and Faeroes flood basalt province has been suggested. Current knowledge on the timing of this volcanic province, however, lacks the precision necessary to quantify the rate at which volcanic CO₂ was released into the PETM atmosphere. The aim of this project is to utilize a new state-of-the-art noble gas mass-spectrometer at SNM to carry out ⁴⁰Ar/³⁹Ar age dating experiments on GEUS samples collected in the 1990s in order to greatly improve our understanding of when and how fast this gigantic flood basalt formed. These new age determinations should enable testing of the hypothesis that the massive release of volcanic CO₂ was the main driver for the PETM warming event. Understanding the source and amount of CO₂ released into the PETM atmosphere can provide additional constraints on predicted future climate trajectories in the Anthropocene epoch.