Cosmogenic radionuclides in environmental archives – A paleo-perspective on space climate and a synchronizing tool for climate records

Forskningsoutput: AvhandlingDoktorsavhandling (sammanläggning)

Abstract

Solen är den primära källan för jordens klimatsystem, som driver den atmosfäriska och oceana cirkulationen. Förutom att solens varierande instrålning påverkan jordens klimat, så bestämmer instrålningen även den atmosfäriska produktionen av kosmogena partiklar (t. ex. 10Be, 14C, 36Cl) som sedan lagras i diverse klimatarkiv på jorden. Förändringar i solinstrålningen över tid kan därför undersökas och mätas från till exempel isborrkärnor, årsringar från träd och sjösediment. Solen kan också uppvisa ett mer kaotiskt beteende genom utbrott av ljus, plasma och magnetfält, så kallade solstormar, där partiklar kan accelereras och träffa jordklotet. Dessa partiklar kan skada astronauter, satelliter och annan rymdteknik samt teknologi på marken. Vid extrema utbrott kan även flygsäkerheten hotas. Samtidigt, när dessa partiklar träffar atmosfären ökar produktionen av kosmogena partiklar.
Avhandlingen har två övergripande mål. Dels att grundligt undersöka potentialen i att använda 10Be, 14C och 36Cl för att hitta dåtida extrema solstormar. Dels så kommer den gemensamma produktionssignalen hos 10Be och 14C att användas för att synkronisera klimatarkiv från olika regioner för att kunna undersöka tidpunkten för fluktuationer i klimatet under de senaste 11 000 åren.
Två stora ökningar av kosmisk strålning, daterade till AD 774/5 och AD 993/4, visar sig härstamma från extrema solstormar som träffade jorden och lämnade tydliga spår i produktionen av 14C i årsringar från träd över hela jorden, samt av 10Be och 36Cl från isborrkärnor från Grönland och Antarktis. Energispektrat och flödet av partiklar under dessa solstormar visar på att de var en magnitud kraftigare än de solstormar som har observerats under rymderan. Vi visar även att den relativa skillnaden i energiproduktionen mellan 10Be och 36Cl kan användas för att ta fram energispektrat. En tredje extrem solstorm tros ha träffat jorden år 2610 BP. De två eventen 774/5 och 993/4 har också undersökts för att testa, och slutligen förkasta, hypotesen att nitrat från isborrkärnor kan länkas till solstormar.
Två högupplösta 36Cl-mätserier från isborrkärnor som sträcker sig över flera hundra år presenteras och visar att flera ökningar av 36Cl möjligen kan kopplas till solenergipartiklar, varav en ökning är samtida med en geomagnetisk storm i september 1909. Mätserierna visar inga förhöjda 36Cl-värden under Carrington-eventet 1859. Ett teoretiskt experiment föreslår att det är möjligt att stora solstormar med ett stort inflöde av lågenergipartiklar kan leda till väsentligt högre värden av 36Cl, men inte av 10Be, i isborrkärnor.
Slutligen visar vi att förändringar i halten av kosmogena partiklar orsakade av långsamma förändringar i solaktivitet kan användas för att synkronisera mätserier från sjösediment i Europa med isborrkärnor från Grönland. Undersökningarna av båda mätserier över samma tidsavsnitt tyder på att klimatförändringar som har observerats på Grönland och i västra Europa kan, åtminstone delvis, tillskrivas solaktivitet.

Detaljer

Författare
Enheter & grupper
Forskningsområden

Ämnesklassifikation (UKÄ) – OBLIGATORISK

  • Geologi
  • Astronomi, astrofysik och kosmologi

Nyckelord

Originalspråkengelska
KvalifikationDoktor
Tilldelande institution
Handledare/Biträdande handledare
Tilldelningsdatum2019 jan 18
UtgivningsortLund
UtgåvaLundqua Theses
Förlag
  • Lunds universitet
Tryckta ISBN978-91-87847-44-8
Elektroniska ISBN978-91-87847-45-5
StatusPublished - 2018 dec
PublikationskategoriForskning

Relaterad forskningsoutput

F. Mekhaldi, Mcconnell, J. R., F. Adolphi, Arienzo, M. M., Chellman, N. J., Maselli, O. J., Moy, A. D., Plummer, C. T., Sigl, M. & R. Muscheler, 2017 nov 16, I : Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 122, 21, s. 11

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Florian Mekhaldi, Raimund Muscheler, Florian Adolphi, Aldahan, A., Beer, J., McConnell, J. R., Possnert, G., Sigl, M., Svensson, A., Synal, H-A., Welten, K. C. & Woodruff, T. E., 2015, I : Nature Communications. 6, 8611.

Forskningsoutput: TidskriftsbidragArtikel i vetenskaplig tidskrift

Visa alla (2)