11. februar 2013

Kemitrick løser klimakontrovers

Klimahistorie

Vejrforskere ved, at vulkaner køler klimaet ned. Men hvor meget de køler, og hvornår de har kølet har været en stadig kilde til konflikter mellem historikere, glaciologer og arkæologer. Nu har et hold atmosfærekemikere fra Tokyo Institute of Technology og Københavns Universitet udviklet en metode til en gang for alle at slå fast, hvilke historiske nedkølingsperioder, der kan tilskrives vulkanudbrud.

Matthew Johnson, Atmosfærekemiker, Kemisk Institut, Københavns Universitet.

Svaret skal findes i vulkanske svovlisotoper gemt i iskerner. Isotoperne optræder i forskellige mængdeforhold, som er bestemt af solpåvirkning i stratosfæren. Mekanismen er offentliggjort i det anerkendte tidsskrift PNAS.

Bedre historieskrivning med atmosfærekemi

Matthew Johnson er lektor ved Kemisk Institut, Københavns Universitet. Her studerer han kemiske mekanismer i atmosfæren og han glæder sig til at give et mere præcist værktøj til historikere, der studerer fortidens kuldeperioder.

"Historiske optegnelser er ikke altid lige præcise. Men kemien lyver ikke!

Matthew Johnson

Atmosfærekemiker, Københavns Universitet

”Historiske optegnelser er ikke altid lige præcise. Nogle er skrevet ned længe efter hændelsen. Nogen forholder sig til en anden kulturs kalender. Men kemien lyver ikke”, slår Johnson fast.

Metode læser højde ved at analysere effekt af solskin

Kraftfulde vulkaner kan skyde gasser gennem atmosfæren og langt op i stratosfæren, hvor de kan påvirke det globale klima i flere år. Mildere udbrud kan også påvirke vejret voldsomt, men de giver kun lokale udsving i kortere perioder. Og her kommer det kemiske trick ind i billedet. Højtflyvende gasskyer tilbringer længere tid i stratosfærens skånselsløse sollys. Solen ændrer den kemiske signatur på skyens svovlindhold, og balancen mellem de forskellige svovlisotoper forskubber sig efter meget præcise regler, forklarer Matthew Johnson.

”Med vores metode kan vi slå fast, om et givent udbrud var kraftigt nok, til at gasskyen kunne nå ud i stratosfæren og dermed påvirke det globale klima. Hvis vi kan finde materiale fra gamle udbrud, får vi et meget præcist kildeskrift om verdensomspændende vulkanske udbrud. Et kildeskrift som strækker sig hundredetusinder af år tilbage i tiden,” siger Johnson.

Spor efter ild skal findes i is

Pudsigt nok findes de bedste optegnelser om de ildsprudende hændelser i is. Klimaets verdenshistorie sporer man på iskerner boret ud af isskjoldene på Grønland og Antarktis. Ligesom årringene på et træ, lægger sne sig hvert år i et lag, som repræsenterer det år. Jo dybere man dykker ned i borehullet, jo længere trænger man ned i forhistorien.

Hvis der dukker vulkansk materiale op i et lag, ved man, at der var et udbrud det år. Med den metode Johnson og hans kolleger har udviklet, kan man nu få et præcist billede af, hvor kraftfuldt vulkanudbruddet var.

”Med svovlisotop-metoden kan vi nu bevise, om et givent udbrud var så eksplosivt, at askeskyen nåede op i stratosfæren. Dermed kan vi vise, om udbruddet påvirkede klimaet og hele civilisationer, eller om det alene havde lokale konsekvenser, fordi det kun nåede op i troposfæren”, siger Johnson og fortsætter. ”Der er mange kontroversielle udbrud. Middelhavsøen Santorini eksploderede og tog den Minoiske kultur med sig. Men der er stor uenighed om hvornår det skete. År 1601 er blevet kaldt ”året uden sommer”- Men ingen ved hvilken vulkan, der var skyld i det. Der er debat om hvorvidt der var et udbrud på Island i 527, eller 535, eller 541. Svovlisotop-metoden er en meget effektiv metode til at lukke de debatter, fordi man får maksimal information ud af iskernerne”, siger Matthew Johnson.

Globalt samarbejde afgørende for at finde resultater

Afsløringen af mekanismen forudsatte, at grupper med meget forskellige talenter kunne samarbejde fra hver sin side af kloden, forklarer Johnson.

”I Tokyo har deres teknologiske institut specialiseret sig i de svovlisotoper, man finder i naturen, og de var i stand til at fremstille isotopisk rene prøver. Københavns Universitet har en meget stærk gruppe inden for atmosfærekemi og spektroskopi, så det gav mening at udføre laboratorieforsøgene på Kemisk institut i København. I fællesskab har vi så bygget de atmosfærekemiske modeller, der kunne bevise den stratosfæriske lyspåvirkningsmekanisme”, slutter Johnson.