Tijdens de laatste ijstijd steeg de temperatuur op aarde 25 keer abrupt. Met behulp van informatie uit druipstenen uit 67 grotten hebben wetenschappers in kaart gebracht wat het effect hiervan was op verschillende lokale klimaten over de hele wereld.
De laatste ijstijd (die duurde van zo’n 115.000 tot 10.000 jaar geleden) kende 25 tijdelijke temperatuurstijgingen. Deze ‘hittegolfjes’ hadden op verschillende plekken op de wereld verschillende gevolgen voor het lokale klimaat. Onderzoekers van het Potsdam Instituut voor Klimaatimpactonderzoek (PIK) in Duitsland hebben deze lokale klimaatveranderingen in kaart gebracht. Deze kennis kan ons helpen begrijpen welke gevolgen de huidige, door de mens veroorzaakte, opwarming van de aarde zal hebben op het klimaat.
Omdat er tienduizend jaar geleden uiteraard nog geen weermetingen gedaan werden, gebruikten de onderzoekers van het PIK andere ‘klimaatarchieven’: druipstenen. Voor hun onderzoek verzamelden ze druipstenen uit verschillende regio’s. Hieruit konden ze bijvoorbeeld informatie halen over veranderingen in neerslag gedurende de klimaatfluctuaties.
Is het aardse magneetveld de weg kwijt?
Volgens sommigen kan het aardmagneetveld elk moment omkeren. Is er reden tot zorg?
De abrupte klimaatschommelingen tijdens de laatste ijstijd worden ook wel Dansgaard-Oeschger-events (DO-events) genoemd. Eerder onderzoek liet zien dat klimaatveranderingen tijdens deze DO-events groter waren in gebieden dichter bij het Noord-Atlantische gebied. Op Groenland steeg de gemiddelde temperatuur binnen enkele tientallen jaren lokaal zelfs met 15 graden. Na de snelle opwarming volgde een periode met geleidelijke afkoeling. De oorzaak van deze natuurlijke cyclus is onduidelijk. Mogelijk speelde toegenomen zonnekracht door verandering van de baan van de aarde om de zon een rol.
Verschillende soorten zuurstof
De onderzoekers bestudeerden meer dan honderd grotformaties uit 67 verschillende grotten verspreid over de hele wereld. Deze druipsteengrotten ontstaan als water, waar CO2 in opgelost zit, door een kalkrijke grond heen druppelt. De CO2 zorgt ervoor dat het water een beetje zuur wordt, waardoor de kalk beter in het water oplost. In de grot verdampt de CO2, waardoor de kalk neerslaat en zo druipstenen vormt. Deze stenen groeien laagje voor laagje. Ze bevatten informatie over de omstandigheden op het moment waarop een bepaald laagje vormde.
De samenstelling van de kalk in de druipstenen is afhankelijk van de samenstelling van het water in de regen of sneeuw. Een belangrijke waarde voor klimaatreconstructies is de relatieve hoeveelheid van de isotopen zuurstof-18 en zuurstof-16. Dat zijn twee verschillende varianten van zuurstofatomen, met een verschillend aantal neutronen in de kern.
Onderzoekers kunnen uit de verhouding waarin deze isotopen aanwezig zijn informatie halen over onder andere de omgevingstemperatuur op het moment waarop het druipsteenlaagje groeide. Daarnaast kunnen ze uitvissen uit welke oceaan de neerslag afkomstig was, omdat de isotopenverhouding samenhangt met het zoutgehalte in het water en de tijd die het water erover gedaan heeft om bij de grot te komen. Daarmee geven de laagjes van de druipstenen informatie over golfstromen en atmosferische circulatie.
Wereldwijd voelbaar
Atmosferische circulatie en bijbehorende regenvalpatronen veranderden over de hele wereld sterk als gevolg van de DO-cycli, zo blijkt uit het onderzoek. ‘De plotselinge klimaatveranderingen waren over de hele wereld voelbaar, en het sterkst in tropische moessongebieden’, zegt klimatoloog Jens Fohlmeister, toenmalig onderzoeker bij het PIK.
In Azië (dat behoort tot het noordelijke moessongebied) viel er bijvoorbeeld zo’n 200 millimeter meer regen, terwijl er in Zuid-Amerika (het zuidelijke moessongebied) eenzelfde hoeveelheid minder uit de lucht kwam vallen. Europa had te maken met meer neerslag en hogere temperaturen. Lokaal was het wel 20 graden warmer dan normaal.
De wetenschappers ontwikkelden klimaatmodellen waarmee ze de gevolgen van de DO-cycli konden reconstrueren. Deze nieuwe kennis kan helpen bij het voorspellen van de gevolgen die de huidige, door de mens veroorzaakte, opwarming van de aarde kan hebben op bepaalde kantelpunten, zoals verandering in golfstromen.
Huidige klimaatverandering
‘Wat dit onderzoek zo bijzonder maakt, is dat de onderzoekers druipstenen over de hele wereld verzameld hebben. Dat is in mijn ogen echt uniek’, zegt paleoklimatoloog Niels de Winter van de Vrije Universiteit Brussel en de Vrije Universiteit Amsterdam, die niet betrokken was bij het onderzoek. Harde conclusies trekken is lastig, voegt hij toe. ‘De resultaten laten veel lokale verschillen zien. Dat komt doordat klimaatsystemen en -modellen veel complexiteiten bevatten die nog beter uitgezocht moeten worden.’
Ook de mate waarin de gevolgen van DO-events iets zeggen over de gevolgen van de huidige klimaatverandering is onduidelijk. Toch denkt De Winter dat we van dit onderzoek veel kunnen leren over hoe klimaatsystemen reageren op verstoringen. ‘Wij verstoren met onze huidige klimaatverandering ook het systeem in Groenlandse ijskappen, dus dat heeft misschien wel effecten die vergelijkbaar zijn met zo’n DO-event’, zegt hij. ‘Op de circulatie van de oceaan zien we die effecten al. Een gevolg van afzwakking van de oceaanstromen is bijvoorbeeld dat warmte minder ‘eerlijk’ over de wereld verspreid wordt. Dit leidt tot extremere weersomstandigheden.’
