Temperatuurgeschiedenis van de aarde

prof.dr. Jaap Sinninghe Damsté
Hoogleraar Organisch Geochemie
Koninklijk Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek

Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

De maatschappij staat voor de belangrijke keuze in hoeverre de anthropogene uitstoot van het broeikasgas koolstofdioxide tot staan gebracht moet worden. Wanneer wij niet op korte termijn maatregelen nemen zal het koolstofdioxidegehalte aan het eind van deze eeuw de 1000 ppmv (deeltjes per miljoen) benaderen, 2-6 maal hoger dan in de afgelopen 25 miljoen jaar van de Aardse geschiedenis. Er bestaat consensus dat mondiale opwarming het gevolg zal zijn, maar de mate waarin is onderwerp van discussie en onder andere afhankelijk van de toegepaste klimaatmodellen. Validatie van klimaatmodellen is dus essentieel om tot betere schattingen te komen. Het geologisch verleden van de Aarde biedt daartoe een uitgelezen kans omdat er perioden geweest zijn waarin de koolstofdioxide concentratie in de atmosfeer veel hoger was o.a. doordat er veel meer vulkanisme was. Door te achterhalen wat de temperatuur op aarde was in deze tijden van extreem hoge koolstofdioxideconcentraties (de “broeikas Aarde”) kunnen we kijken of de huidige klimaatmodellen deze temperaturen goed reconstrueren en daarmee dus meer vertrouwen krijgen in de uitkomsten van klimaatsimulaties.

Van cruciaal belang in dit type onderzoek is natuurlijk hoe we er achter komen wat in het Aardse verleden de toenmalig heersende temperaturen en koolstofdioxideconcentraties geweest zijn. Het zal duidelijk zijn dat dit niet meer direct gemeten kan worden. Variaties in de concentratie van koolstofdioxide kunnen voor de laatste miljoen jaar nog bepaald worden door directe analyse van luchtbelletjes ingesloten in het ijs van Antarctica of Groenland maar verder terug in de tijd kunnen we niet.

Biogeochemici werken daarom al tientallen jaren aan methoden om temperatuur en koolstofdioxide concentratie af te leiden uit eigenschappen van fossielen die bewaard zijn in afzettingen van de broeikas Aarde (zgn. “proxies”). In de afgelopen tien jaar zijn belangrijke stappen gezet op het gebied van de ontwikkeling van nieuwe palaeothermometers gebaseerd op chemische fossielen, vooral door Nederlands onderzoek. Hiermee kunnen we nu zeewater- en luchttemperaturen tot meer dan 100 miljoen jaar gelden reconstrueren. Samen met reeds in gebruik zijnde andere methoden geeft dit een veel beter beeld van de temperatuurgeschiedenis van de Aarde in de afgelopen 100 miljoen jaar

Uit de toepassing van deze nieuwe proxies is veel duidelijker geworden dat in tijden waarin het atmosferische kooldioxidegehalte hoog was, de Aardse temperatuur aanzienlijk hoger was. Dit was veel extremer op hoge breedtegraden dan op de evenaar, in overeenstemming met de observatie dat de huidige opwarming van de Aarde in het Arctisch gebied het grootst is. Huidige klimaatmodellen, geforceerd met condities uit die tijd, kunnen deze temperaturen niet goed simuleren, suggererend dat onze voorspellingen voor de opwarming van de Aarde aan het einde van deze eeuw mogelijk aan de conservatieve kant zijn. In de komende jaren zal aan dit probleem veel aandacht besteed moeten worden omdat het essentieel is voor de aanpak van het ‘klimaatprobleem’.

Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

De ontwikkeling van nieuwe proxies en verbetering van bestaande proxies voor reconstructie van essentiële parameters zoals temperatuur en koolstofdioxidegehalte, het genereren van gegevens met betrekking tot de vroegere ‘broeikas’-perioden, alsmede op het verfijnen en aanpassen van klimaatmodellen zijn zeer gewenst om onze voorspellingen van de gevolgen van de nog steeds toenemende uitstoot van “fossiel” CO2 nauwkeuriger te maken. Met name onze reconstructies van het vroegere koolstofdioxidegehalte, vooral gebaseerd op de dichtheid van huidmondjes in fossiele bladeren en de mate waarin er fractionering optreed tijdens de fotosynthese van algen en cyanobacterien in de oceaan, zijn behept met een te grote onnauwkeurigheid en een betere proxy voor “palaeo CO2” zou een doorbraak betekenen op dit gebied.

Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

Klimaatverandering, zich manifesterend in o.a. opwarming, zeespiegelstijging, en een veranderende hydrologische cyclus, heeft een direct effect op het welzijn van de mensheid en zal mogelijk op termijn leiden tot een destabilisatie van de maatschappij. Het genereren van kennis met betrekking tot klimaatverandering blijft dus van cruciaal belang ondanks dat dit probleem langzamerhand van de politieke agenda lijkt te verdwijnen.


Andere bijdragen in Aardwetenschappen, De aarde, Klimaat