Sedimenten door gletsjerafsmelting onthuld beginnen na verloop van tijd broeikasgassen uit te stoten

Onderzoekers bemonsteren gletsjerwater. Credit: Jonathan Martin

Een nieuwe studie uitgevoerd door geologen van de Universiteit van Florida en de Universiteit van Maryland onthult dat, naarmate land wordt blootgesteld door smeltende gletsjers, chemische reacties in de nieuw ontdekte gletsjerafzettingen aanvankelijk de uitstoot van broeikasgassen onderdrukken.

Echter, na verloop van tijd, naarmate de bodem rijpt en de microbiële activiteit toeneemt, begint deze meer van deze gassen te produceren en vrij te geven. Het begrijpen van deze tijdlijn is belangrijk voor klimaatmodellen die de langetermijneffecten van het verlies van gletsjers in het verleden, het heden en de toekomst voorspellen.

Hoewel veel gassen bijdragen aan het broeikaseffect, zijn kooldioxide en methaan de meest voorkomende, goed voor meer dan 90% van de antropogene emissies. Naast menselijke activiteiten worden deze gassen zowel geproduceerd als verbruikt door natuurlijke chemische reacties in bodem en water. Naarmate de atmosferische concentraties van broeikasgassen stijgen, warmt de aarde op, wat het smelten van gletsjers wereldwijd versnelt.

In de hoop de rol van bodem en water in de cyclus van klimaatverandering beter te begrijpen, voerde een team van geologen onder leiding van UF Professor Geologische Wetenschappen Jonathan Martin, Ph.D., en Voorzitter van de Afdeling Geologische Wetenschappen Ellen Martin, Ph.D., veldonderzoek uit in Kobbefjord, Groenland, op slechts enkele kilometers van de hoofdstad Nuuk. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Communications Earth & Environment.

“Onze centrale hypothese was dat de overdracht van broeikasgassen tussen landschappen en de atmosfeer is veranderd sinds het Laatste Glaciaal Maximum, ongeveer 15.000 jaar geleden, naarmate de landschappen worden blootgesteld door het verlies van continentale ijskappen,” verklaarde Martin.

Om deze hypothese te testen, verzamelde het team watermonsters van twee bronnen: één van de lokale gletsjer, die smeltwater levert dat reageert met gletsjerafzettingen, en de andere van bodems die sinds de terugtrekking van de gletsjer, ongeveer 10.000 jaar geleden, aan atmosferische omstandigheden zijn blootgesteld. Ze maten de concentraties van kooldioxide en methaan in de twee waterbronnen, ervan uitgaande dat het gletsjermeltwater een proxy vertegenwoordigt voor de processen van broeikasgassen die kort na het smelten van de ijskap na het Laatste Glaciaal Maximum zouden hebben plaatsgevonden.

Andrea Pain, Ph.D., een voormalig postdoctoraal student van de Martins en huidige assistent-professor aan het Horn Point Laboratory van de Universiteit van Maryland, was de hoofdauteur van de studie en hielp mee met het veldwerk, terwijl twee UF-studenten, Tatiana Salinas en Christina Bennett, bijdroegen aan de data-analyse en het schrijven.

Hun bevindingen leidden het team tot de conclusie dat de atmosferische bronnen van kooldioxide en methaan beperkt waren toen de deglaciatie begon, waarschijnlijk als gevolg van chemische reacties tussen het smeltwater en fijnkorrelige afzettingen die werden gecreëerd toen kilometersdikke lagen gletsjerijs over en op de onderliggende ondergrond schoven en deze verpletterden. In de duizenden jaren na de blootstelling van de landschappen begonnen chemische reacties in de zich ontwikkelende bodems methaan te produceren.

“Deze resultaten impliceren dat het verlies van kooldioxide uit de atmosfeer tijdens de deglaciatie na het Laatste Glaciaal Maximum de warmteopslagcapaciteit van de atmosfeer verminderde en een negatieve feedback op de natuurlijke opwarming van de aarde gaf die gepaard ging met de overgang uit een ijstijd,” legde Martin uit. “Echter, duizenden jaren na de terugtrekking van het ijs uit de landschappen, zou de verhoogde methaanproductie de warmteopslagcapaciteit verhogen en bijdragen aan de opwarming.”

Met de publicatie van de bevindingen werkt Martin al aan een vervolgstudie die het derde meest voorkomende broeikasgas onderzoekt: lachgas. Dit gas vertegenwoordigt slechts ongeveer 6% van de totale emissies, maar heeft meer dan 200 keer het opwarmingspotentieel van kooldioxide.

Het begrijpen van de relatie tussen lachgas en de smeltende ijskappen is de volgende stap, en Martin’s vroege bevindingen suggereren dat het een tegenovergesteld patroon vertoont ten opzichte van kooldioxide en methaan. “Een belangrijke toekomstige vraag zou zijn om te evalueren hoe de relatieve magnitudes van productie en verlies van deze drie broeikasgassen zich tot elkaar verhouden om opwarming en afkoeling te reguleren tijdens het verlies van gletsjerijs,” zei Martin.