A permafrost glacial hypothesis - Permafrost carbon might help explaining the Pleistocene ice ages

Abstract

Wahrend der letzten ~100 ka Glazial-Interglazial-Zyklen war die Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Atmosphare eng mit der globalen Temperatur gekoppelt. Die Grunde fuur die CO2 Konzentrationsschwankungen wurden bislang vor allem im Ozean vermutet, bleiben aber ratselhaft. Daruberhinaus gibt es nur spekulative Erklarungsansatze fur den mittelpleistozanen Ubergang von den 41 ka Eiszeitzyklen im Fruhpleistozan vor ~0.7 Ma zu den ~100 ka Eiszeitzyklen danach. Die klassische Milankovitch Theorie der Sommerinsolation in hohen nordlichen Breiten kann die Abfolge der pleistozanen Eiszeiten nicht vollstandig erklaren. Basierend auf jungsten Erkenntnissen, dass die Menge des organischen Bodenkohlenstoffs in Permafrostgebieten massiv unterschatzt wurde, und der simplen Logik, dass Permafrostgebiete und die entsprechende Kohlenstoffspeicherung in den Eiszeiten vermutlich wesentlich groser waren als in den Warmzeiten, soll hier eine „Permafrost Hypothese“ vorgestellt werden: (i) Langsame Anreicherung von Kohlenstoff in Permafrostboden wahrend Abkuhlungsphasen, sowie rasche Freisetzung von CO2 und Methan wahrend Erwarmungsphasen, sind entscheidende positive Ruckkopplungsprozesse fur das Klima. (ii) Anderungen der integrierten annuellen Insolation an der sudlichen, und damit sensitiven Permafrostgrenze konnten als externe Ausloser fur globale Klimaveranderungen fungieren. (iii) Der mittelpleistozane Wechsel der Eiszeitzyklen konnte implizit damit erklart werden, dass Permafrostgebiete im Laufe der langfristigen pleistozanen Abkuhlung Breiten von ~45°N erreichten. Dort verschwindet das fur hohere nordliche Breiten charakteristische aus der Schiefe der Ekliptik resultierende ~41 ka Signal der annuellen Insolation, und es dominiert allein das ~100 ka Signal der orbitalen Ekzentrizitat.