On the influence of climatic factors on the ratio between the cosmogenic isotope 14C and total carbon in the atmosphere in the past

Abstract

Abstract:Radiocarbon 14 C is a cosmogenic isotope, which is most extensively used by scientists from a wide variety of fields. Its rate of generation in the atmosphere depends on solar modulation and thus, studying 14 C concentration in natural archives, one can reconstruct solar activity level in the past. The paper shows results of box-model calculations of generation of the 14 C isotope in the atmosphere and its relative abundance during the time interval 1389-1800 AD, taking into account influence of changing climate. This interval includes the deep minimum of solar activity and period of significant change in atmospheric concentration of CO 2 and global temperature. The performed analysis showed that concentration of 14 C in the atmosphere reflects not only variations of the galactic cosmic rays intensity but as well changes of temperature and atmospheric CO 2 concentration. It is shown that the decrease in CO 2 concentration in the atmosphere during 1550-1600 can be connected with absorption of CO 2 by the ocean surface layer. Thus, taking into account the climatic changes is an important condition for the reconstruction of solar activity in the past using data based on cosmogenic isotopes.

Reconstructions of Heliospheric Modulation Potential and Climate Variations Over the Past 20000 Years

“…Изменения глобальной температуры и содержания СО 2 в атмосфере Земли не могли не сказаться на относительном содержании изотопа 14 С в земной атмосфере. Так, в работе [6] отмечен данный эффект для МЛП. В работах [7][8][9] построена модель радиоуглеродной обменной системы для периода 17000-5000 тысяч лет до н.э.…”

The Climatic Changes and Different Reconstructions of Solar Activity on the Basis of Cosmogenic Isotopes

“…Авторы работы [1] пришли к выводу, что во время минимумов СА Шперера и Маундера скорость генерации изотопа 14 С была существенно выше, чем во время минимума Дальтона. В работах [5,6,9] при вычислениях использовалась реконструкция [10] (рисунок 1, кривая 2). Как видно из рисунка эта реконструкция более детальна.…”

“…При этом относительное уменьшение концентрации СО 2 сравнимо и изменением Δ 14 С. Следующим фактором, влияющим на точность реконструкции, является учет климатических изменений на обмен углеродом между природными резервуарами, что было отмечено в работе [11]. В работе [9] было показано, что во время Малого Ледникового Периода (МЛП) необходимо учитывать изменение скорости перехода радиоуглерода из верхнего слоя океана в атмосферу в результате изменения глобальной температуры. При этом резкое уменьшение содержания СО 2 в атмосфере в 16 и в начале 17 века [12] может быть результатом поглощения углекислого газа океаном из атмосферы при уменьшении глобальной температуры во время МЛП (рисунок 1).…”

Radiocarbon Production Rate, Heliospheric Modulation Potential and Climate Variations During the Middle Holocene

“…В этих реконструкциях не учитываются изменения в углеродной обменной системе, связанные с изменением земного климата. Однако в работе [1] было показано, что изменение климата в течение Малого Ледникового Периода влияет на результаты реконструкций и это необходимо учитывать при расчетах скорости генерации изотопа 14 С в атмосфере. В работах [2,3] была построена модель, описывающая изменение радиоуглеродной обменной системы при изменении климата после последнего глобального оледенения, позволяющая реконструировать скорость генерации 14 С [4] и гелиосферный модуляционный потенциал (ГМП) [5] на временном интервале 17000-5000 лет до нашей эра (н.э.).…”

“…При этом значение λ 1 ab было принято на 15% меньше значения для середины 20 века нашей эры, приведено в работе [9] (см. также [1]). Величина k 2 может составлять ≈ 0.01-0.02 K -1 .…”