Международная группа ученых проанализировала воздух, извлеченный из пузырьков, заключенных в древнем полярном льду ледника Тейлор в Антарктиде, что позволило восстановить прошлый состав атмосферы. Анализ документально подтвердил 30-процентное увеличение концентрации закиси азота в атмосфере с 16 000 до 10 000 лет назад. По словам ученых, это повышение уровня N2O было вызвано изменениями в условиях окружающей среды в океане и на суше и способствовало потеплению в конце ледникового периода и таянию больших ледяных щитов, которые тогда существовали.
Полученные данные добавляют важный новый элемент в исследования того, как Земля может отреагировать на потепление климата в будущем.
Результаты исследования, которое финансировалось U.S. Национальный научный фонд и Швейцарский национальный научный фонд публикуются на этой неделе в журнале Nature.
«Мы обнаружили, что морские и наземные источники примерно в равной степени способствовали общему увеличению концентрации закиси азота и в целом развивались параллельно в конце последнего ледникового периода», — сказал ведущий автор Адриан Шилт, который проделал большую часть работы в качестве пост-исследователя. докторант в Государственном университете Орегона. Затем Шилт продолжил работу над исследованием в Центре исследований изменения климата Ошгера при Бернском университете в Швейцарии.
«Конец последнего ледникового периода представляет собой частичный аналог современного потепления и позволяет нам изучить реакцию естественных выбросов закиси азота на изменение условий окружающей среды», — добавил Шилт. "Это позволит нам лучше понять, что может произойти в будущем."
Закись азота, пожалуй, больше всего известна как веселящий газ, но она также вырабатывается микробами на суше и в океане в процессах, которые происходят естественным образом, но могут усиливаться в результате деятельности человека. Производство закиси азота в морской среде тесно связано с условиями низкого содержания кислорода в верхних слоях океана, и прогнозируется, что глобальное потепление усилит зоны с низким содержанием кислорода во многих океанских бассейнах мира. N2O также разрушает озон в стратосфере.
«Потепление заставляет земные микробы производить больше закиси азота», — отметил соавтор Эдвард Брук, палеоклиматолог из штата Орегон, в исследовательскую группу которого входил Шилт. "Количество парниковых газов со временем увеличивается и уменьшается, и мы хотели бы узнать больше о том, почему это происходит и как это влияет на климат."
Закись азота — один из самых сложных парниковых газов для изучения при попытке реконструировать историю климата Земли с помощью анализа ледяных кернов. Конкретная методика, которую использовала исследовательская группа штата Орегон, требует больших образцов нетронутого льда, относящихся к желаемому времени исследования — в данном случае примерно от 16000 до 10000 лет назад.
Необычный способ конфигурации ледника Тейлора позволил ученым извлекать образцы льда с поверхности ледника вместо бурения глубоко в полярной ледяной шапке, потому что более старый лед перемещается вверх к краям ледника, сказал Брук, профессор из штата Орегон. Колледж наук о Земле, океане и атмосфере.
Ученые смогли определить вклад закиси азота в морской и наземной среде с помощью анализа изотопных соотношений, которые определяют различные источники N2O в атмосфере.
«Научное сообщество примерно знало, какими были тенденции концентрации N2O до этого исследования, — сказал Брук, — но эти результаты подтверждают это и предоставляют более точные сведения об изменениях в источниках». Поскольку количество закиси азота в атмосфере продолжает увеличиваться — наряду с углекислым газом и метаном — теперь мы сможем более точно оценить, откуда эти вклады поступают, и скорость увеличения."
На пике ледникового периода около 20000 лет назад атмосферный N2O составлял примерно 200 частей на миллиард, а к 10000 лет назад вырос до 260 частей на миллиард. По состоянию на 2014 год уровень N2O в атмосфере составлял около 327 частей на миллиард, рост объяснялся в первую очередь влиянием сельского хозяйства.
Хотя увеличение N2O в конце последнего ледникового периода было почти в равной степени связано с морскими и наземными источниками, по словам ученых, были некоторые различия.
«Наши данные показали, что земные выбросы меняются быстрее, чем морские выбросы, о чем свидетельствует быстрое увеличение выбросов на суше, которое предшествовало увеличению морских выбросов», — отметил Шилт. "Похоже, это прямая реакция на быстрое изменение температуры между 15 000 и 14 000 лет назад."
Этот вывод подчеркивает сложность анализа того, как Земля реагирует на изменяющиеся условия, которые должны учитывать морские и наземные влияния; естественная изменчивость; влияние различных парниковых газов; и множество других факторов, сказал Брук.
«По прогнозам, в будущем естественные источники N2O увеличатся, и это исследование поможет проверить предсказания реакции Земли», — сказал Брук.