Klimaatveranderingen in het geologische verleden

prof.dr. Lucas Lourens
Hoogleraar Paleoklimatologie/Stratigrafie
Universiteit Utrecht

1. Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

Paleoklimatologie is een breed onderzoeksveld dat zich bezig houdt met het onderzoek naar klimaatveranderingen in het (geologische) verleden. Dit onderzoek wordt gedaan aan de hand van data en modelstudies. De data komt uit een groot aantal archieven, waaronder ijskappen en (diepzee en continentale) sedimenten, die doormiddel van veldstudies en geavanceerde boringen (o.a. Integerated Ocean Drilling Program, International Continental Drilling Program GReenland Ice core Project) zijn verkregen. De tijdsresolutie van de data varieert van jaren tot enkele duizenden jaren, afhankelijk van de tijdsperiode en het type milieu van de afzettingen. De meeste gegevens zijn van de laatste 600,000 jaar, omdat deze tijdsperiode het best gerepresenteerd is in de meeste archieven, dus inclusief de ijskappen op Antarctica. De data beslaat een breed spectrum aan gegevens van boomringen tot CO2-concentraties van luchtbelletjes in het ijs tot de chemische eigenschappen van microscopische fossielen planten en dieren, die ons iets vertellen over de toestand van het klimaat. In de meeste gevallen worden deze gegevens via empirische relaties uit het moderne milieu gebruikt om een reconstructie te kunnen maken van bijvoorbeeld de wereldwijde temperatuur en de hoeveelheid ijs op de polen. De reconstructies geven ons een goed beeld van hoe het klimaat in de loop der miljoenen jaren is verandert. Het klimaat verandert namelijk altijd op geologische tijdschalen omdat onze planeet gekenmerkt wordt door plaattektonische activiteit en schommelingen in de aardbaan en de rotatie-as van de aarde die respectievelijk de hoeveelheid CO2 en de verdeling van zonne-instraling op de aarde doen variëren. Door steeds betere tijdscontrole en reconstructiemethodes en door geavanceerde boringen op voorheen onmogelijke locaties zoals de Noordpool kunnen we steeds nauwkeuriger vaststellen hoe snel klimaatveranderingen gaan, of ze periodiek zijn, zoals het tikken van een klok, of ze lineair of niet-lineair reageren op de perturbaties in instraling en atmosferische CO2 concentraties en wat de gevolgen zijn voor het ecosysteem. Daarnaast worden klimaatmodellen steeds sneller, hebben een hogere resolutie en kunnen terugkoppelingen beter gesimuleerd worden. We zien dan ook een belangrijke ontwikkeling op het gebied van gecombineerde data-model studies waarbij de dynamiek van het klimaatsysteem steeds verder wordt ontrafeld door gebruik te maken van state-of-the-art klimaatmodellen en de nieuwste gegevens.

2. Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

Het paleoklimaatonderzoek wordt gekenmerkt door een aaneenschakeling van kleine doorbraken en wordt daarom wel gezien als de stille revolutie binnen de aard- en levenswetenschappen. De (technologische) ontwikkeling van een nauwkeuriger indicatoren voor o.a. CO2, temperatuur, zoutgehalte en zeespiegel, en radiometrische en astronomische dateringen zal onverminderd doorgaan. Daarnaast zullen nieuwe archieven worden ontsloten op zowel het land als in de oceanen. Bij elkaar genomen hopen we dat dit zal leiden tot een betere kwantificering van de uitwisseling van koolstof tussen sediment, diepzee, continent en atmosfeer op lange en korte tijdschalen en een beter begrip van de klimaatgevoeligheid voor CO2 veranderingen.

3. Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

Door de antropogene uitstoot van CO2 is het klimaat aan het veranderen. De mate waarin dit gebeurt en de gevolgen daarvan voor de samenleving worden regelmatig door het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) gerapporteerd. In deze publicaties worden diverse modelsimulaties gepresenteerd voor verschillende sociaal economische scenario’s waarin een toekomstbeeld wordt geschetst voor de komende eeuw met betrekking tot klimaat en zeespiegel veranderingen en hun mogelijke effect op de maatschappij. De modellen die worden gebruikt voor deze en het komende IPCC rapport zijn en worden getoetst aan de hand van paleoklimaat data van in het bijzonder het klimaatoptimum tijdens het Holoceen, ongeveer 6000 jaar geleden. Tijdens dit klimaatoptimum was de globale CO2-concentratie in de atmosfeer echter vele malen lager dan die van vandaag de dag. Het is dus van groot belang om simulaties waarbij de CO2-concentratie twee keer zo hoog is als de pre-industriële waarde van 280 ppmv te toetsen aan de hand van data waarin deze condities ook echt voorkwamen. De geologische perioden waarin deze condities zijn voorgekomen staan dan ook in het middelpunt van het paleoklimatologische onderzoek om de toekomstsimulaties te kunnen staven.


Andere bijdragen in Aardwetenschappen, De aarde, Klimaat