Hva vet geologene om fortidens klima?

Transkript

1 Illustrasjon: Neethis / celestiamotherlode.net Helga Engs hus, Universitetet i Oslo 17. oktober, kl

2 Viktig og populær forskningsformidling Forskningsformidling har blitt et stadig viktigere og mer sentralt begrep i samfunnet, og et forskningsprosjekt er som kjent ikke ferdig før det er formidlet til omverdenen. Formidling av forskning er viktig fordi det gir samfunnsaksept det gir legitimitet til forskningen og bidrar til videre finansiering. Det bidrar til økt rekruttering av studenter og synliggjør forskningsmiljøet. Det stimulerer til bedre forskning og en opplyst samfunnsdebatt. Det er altså mange gode grunner til å formidle forskningsresultater. Da vi for knapt tre år siden lanserte nettstedet Geoforskning.no, var vi sterkt overbevist om at formidlingen av geofaglig forskning i norske medier kunne vært bedre. Det har vi gjort noe med gjennom å publisere nyheter og tilgjengeliggjøre resultater, interessante ideer og sterke meninger. Ikke minst har vi gjort det gjennom å arrangere forskningsseminarer - som det du er på i dag. I høst passerer vi besøkende på Geoforskning.no. Dette tyder på at vi ikke bare har levert kvantitativt, men også kvalitativt. Vi har popularisert og tilgjengeliggjort forskningen. Ronny Setså Foto: Sverre Planke 2

3 Velkommen! Klimaet på Jorda har endret seg til alle tider. Dette vet alle geologer. Under dette lunsjseminaret vil kunnskapsrike geologer dele litt av sin viten om hvordan klimaet har endret seg gjennom Jordas historie på liten og stor tidsskala. Dette er kunnskap forskerne har tilegnet seg gjennom geologisk kartlegging, studier av iskjerner, isbreer og sedimenter, samt fossiler og isotoper. Halfdan Carstens og Ronny Setså 3

4 Disse støtter driften av nettstedet Geoforskning.no: 4

5 Program Lunsj og registrering Halfdan Carstens ønsker velkommen Johan Petter Nystuen, UiO Klimaendringer i prekambrium: fra tropisk varme til snøballjord Sverre Planke, VBPR Global oppvarming og masseutryddelse utløst av store vulkanprovinser Stein-Erik Lauritzen, UiB Grotteavsetninger avslører klimahistorie Ole Humlum, UiO Klimaet under Den Lille Istid som faktor for relasjonene mellom Norge, Danmark og Sverige Avslutning 5

6 Klimaendringer i prekambrium: fra tropisk varme til snøballjord Johan Petter Nystuen, Institutt for geofag, Universitetet i Oslo Foto: Johan Petter Nystuen Klimaet på Jorda er i stadig endring. Klimaet veksler i perioder og sykler fra noen titalls år til flere millioner år, styrt av en rekke samvirkende mekanismer og prosesser. Temperaturen på Jordas overflate bestemmes av solas innstrålingsenergi og varmeutstråling, albedo, til verdensrommet. Drivhusgasser som vanndamp, CO2 og CH4 demper utstrålingen. Mengde og sammensetning av drivhusgasser har variert mye i Jordas historie. Kontinentenes størrelse, beliggenhet og relieff har stor betydning for hav- og luftstrømmer og dermed for fordeling av regn og snø, vegetasjon, forvitring, albedo og regional og global klima. Jordas temperaturhistorie kan deles inn i drivhusperioder og ishusperioder. Drivhusperiodene, med en gjennomsnittlig global temperatur omkring o C, har dominert i Jordas historie. Ishusperiodene, med o C som gjennomsnittstemperatur, er tidsrom for store nedisninger. I prekambrium, for mer enn 541 millioner år siden (må), var det flere ishusperioder. Fanerozoikum, Jordas siste 541 millioner år, har hatt tre markerte ishusperioder; i slutten av ordovicium (ca må), i karbon-perm (ca må) og i kenozoikum, fra ca. 30 millioner år siden. 6

7 Under karbon-permistidene var det generelle CO2-innholdet i atmosfæren svært lavt, omtrent som i dag, ca. 400 ppm. CO2-mengden under istidene i prekambrium og ordovicium synes å ha vært opptil 20 ganger høyere enn i dag. Jorda er i vår tid inne i den kenozoiske ishusperioden. Tidsrommene kryogen ( må) og ediacara ( må) kjennetegnes av dramatiske klimasvingninger. Under tre store istidsperioder, sturt ( må), marinoan ( må) og gaskiers ( må) synes de fleste kontinenter å ha vært dekket av iskapper, uavhengig av breddegrad. Dette har gitt opphav til «Snowball Earth»-hypotesen. I Skandinavia, på Grønland og på Svalbard er det bevart avsetninger fra marinoanistidene. Forsteinete morenelag, tillitter, er avsatt direkte på karbonat- og evaporittlag som må ha vært dannet under tropiske til subtropiske forhold. Noen istidslagrekker er også dekket av dolomittlag, som tyder på at det varme klimaet fortsatte etter nedisningen. Det har vært antatt at hele jordkloden var dekket av tykke iskapper under snøballjordistider og med havis opptil 1 km tykk. Dette er nå blitt modifisert. Dramatiske temperaturskifter synes likevel å ha skjedd. Dette har vært forklart ved store og raske endringer i atmosfærens innhold av CO2, hurtige endringer i solas innstråling, rask skifte i jordaksens helning, påvirkning av kosmisk stråling, endringer i Jordas posisjon i galaksen, og kombinasjoner av disse og andre faktorer. En forståelse av Jordas mekanismer under tidligere klimaendringer er avgjørende for å forstå dagens klimaendring. 7

8 Global oppvarming og masseutryddelse utløst av store vulkanprovinser Sverre Planke, Volcanic Basin Petroleum Research Foto: Sverre Planke Store vulkanproviser har ført til global oppvarming og masseutryddelse gjentatte ganger i Jordas historie. Vi har studert årsaken til disse miljøendringene basert på feltarbeid, seismisk kartlegging og kvantitativ modellering. Den største kjente masseutryddelsen skjedde for ca 250 millioner år siden, ved slutten av permtiden. Enorme mengder magma trengte da inn i karbon- og saltrike sedimentbassenger i Sibir. Varmen fra magmaen førte til oppvarming av sedimentbassenget og dannelse av drivhusgasser og giftgasser. Noen av disse gassene ble transportert fra sedimentbassenget til atmosfæren i pipestrukturer og utløste en global miljøkrise. Vi har også studert andre tilsvarende hendelser som førte til global oppvarming for omtrent 200 millioner år siden (slutten av trias), 183 millioner år siden (jura) og 55 millioner år siden (tidlig eocen). 8

9 Grotteavsetninger avslører klimahistorie Stein-Erik Lauritzen, Institutt for geovitenskap, Universitetet i Bergen Et av problemene med å avdekke klima- og miljøhistorie er å finne gode arkiver som dekker det tidsintervall vi er interessert i det vil si avsetninger hvis dannelse er følsom for miljøendringer og passelig rask til å gi ønsket tidsoppløsning. I kvartærgeologi, som dekker de siste tre millioner år, er dette en vanskelighet i områder som har hatt sterk erosjon, slik som i høyfjellet og ellers i områder hvor det har vært intens glasial erosjon. Her er samtidige avsetninger sjeldne, eller de mangler, og en er henvist til å bruke mer fjerntliggende arkiver i avsetningsområder, for eksempel dyphavet. Disse avsetningene er gjerne kontinuerlige, men mangler lokal informasjon fra landoverflaten. Når det gjelder biologisk informasjon, og ikke minst data om human evolusjon som foregikk nettopp igjennom dette tidsrommet, er det en slående mangel på materiale fra avsetninger på landoverflaten. Her kommer avsetninger fra grotter til unnsetning. Grotter (karsthuler) dannes ved vannets oppløsende evne på kalkstein, styrt av geomorfologiske prosesser på landoverflaten. Grotter er blant de mest seiglivete landformer som finnes, de forsvinner ikke før den omkringliggende bergmassen er erodert bort. 9

10 Tilsvarende ligger grotteavsetninger beskyttet og tilgjengelig for undersøkelse. Sekundærmineraler i grotter (dryppstein) lar seg datere meget presist med uranserieteknikk, hvis kronologiske rekkevidde (Th/U) strekker seg nærmere 20 ganger lenger tilbake i tid enn 14 C-dateringsmetoden. Ved anvendelse av Pb/U teknikk, vil en kunne nå dyp geologisk tid. Grotter fungerer som sedimentfeller, som fallfeller, og som habitat for dyr og mennesker. Levningene ligger relativt godt beskyttet i et miljø som blant annet beskytter knokler mot oppløsning. Dryppstein (stalaktitter og stalagmitter) utfelles av nedbørsvann som passerer grotterommet. Dannelsen av dryppstein er klimastyrt, det dannes mye i varme og fuktige perioder og lite eller ikke noe i kalde eller tørre perioder. Dryppevannet er et transportbånd som bringer med seg et miljøsignal fra overflaten i form av sporstoffer og isotopsammensetning som avsettes i dryppsteinene. Ved nøyaktig datering og analyse av dryppstein har en fått høyoppløselige data fra miljøendringer gjennom store deler av pleistocen. Arkivene er komplementære til dyphavsarkivene og bidrar til å fylle gapet i det som er tapt i transporten fra land til hav. I foredraget blir disse prinsippene forklart, understøttet med eksempler fra grotter i Norge og andre land. 10

11 Klimaet under Den Lille Istid som faktor for relasjonene mellom Norge, Danmark og Sverige Ole Humlum, Institutt for geofag, Universitetet i Oslo De første 15 år av 1800-tallet ble avgjørende for geografiske grenser og nasjonal status for mange land i Europa, blant annet Norge, Danmark og Sverige. Spesielt viktig var landenes relasjoner til Napoleons Frankrike og dens motstander, Storbritannia. Ved inngangen til 1800-tallet var Danmark en regional maktfaktor i Nord-Europa, men ble femten år senere redusert til en liten nasjon uten stor betydning. Statsdannelsen Danmark- Norge var oppløst, og Norge var i union med Sverige. Mange av de avgjørende utviklingene var i betydelig omfang påvirket av datidens relativt kalde klima. I foredraget gis det eksempler på hvordan klimaforhold påvirket denne viktige delen av europeisk historie. Den Lille Istid i Nederland anno Maleri av Hendrick Avercamp. 11

12 12