Permafrost carbon as a missing link to explain CO2 changes during the last deglaciation

• Published in: Nature Geoscience
• Main Authors: Crichton, Katherine, Bouttes, N., Roche, Didier M., Chappellaz, Jerome, Krinner, Gerhard
• Other Authors: Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 ), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB Université de Savoie Université de Chambéry )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 ), Environnements et Paléoenvironnements OCéaniques (EPOC), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement Gif-sur-Yvette (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Modélisation du climat (CLIM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Vrije Universiteit Amsterdam Amsterdam (VU)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2016
• Subjects: Carbon cycle; Climate change; Cryospheric science; Palaeoceanography; Palaeoclimate; [SDE]Environmental Sciences; Ice; ice core; Ice Sheet; North Atlantic; permafrost
• Online Access: https://insu.hal.science/insu-01389427; https://doi.org/10.1038/ngeo2793

International audience The atmospheric concentration of CO2 increased from 190 to 280 ppm between the last glacial maximum 21,000 years ago and the pre-industrial era1, 2. This CO2 rise and its timing have been linked to changes in the Earth’s orbit, ice sheet configuration and volume, and ocean carbon storage2, 3. The ice-core record of δ13CO2 (refs 2,4) in the atmosphere can help to constrain the source of carbon, but previous modelling studies have failed to capture the evolution of δ13CO2 over this period5. Here we show that simulations of the last deglaciation that include a permafrost carbon component can reproduce the ice core records between 21,000 and 10,000 years ago. We suggest that thawing permafrost, due to increasing summer insolation in the northern hemisphere, is the main source of CO2 rise between 17,500 and 15,000 years ago, a period sometimes referred to as the Mystery Interval6. Together with a fresh water release into the North Atlantic, much of the CO2 variability associated with the Bølling-Allerod/Younger Dryas period ~15,000 to ~12,000 years ago can also be explained. In simulations of future warming we find that the permafrost carbon feedback increases global mean temperature by 10–40% relative to simulations without this feedback, with the magnitude of the increase dependent on the evolution of anthropogenic carbon emissions.