Bevroren slib als maat voor de temperatuur op aarde
Onderzoekers van de faculteit RuimtelijkeWetenschappen zijn erin geslaagd om klimaatgegevens van deafgelopen 9000 jaar zeer gedetailleerd in kaart te brengen. Hunmethode toont aan dat in korte tijd relatief forseklimaatschommelingen kunnen optreden. Dit inzicht is van grootbelang voor het opstellen van betrouwbare klimaatmodellen.
Dat de temperatuur op aarde de laatste jaren geleidelijk stijgt,is inmiddels een uitgemaakte zaak. Maar nog niet duidelijk is inwelke mate die opwarming te wijten is aan het veelbesprokenbroeikaseffect, veroorzaakt door de uitstoot van CO2-gassen. Overde invloed van de CO2-uitstoot op de temperatuur op aarde kannamelijk pas iets verstandigs worden gezegd als bekend is hoenatuurlijke klimaatschommelingen verlopen.
Omdat het systematisch registreren van de temperatuur nog nietzo lang door de mens wordt gedaan, zijn we voor het vaststellen vanklimaatveranderingen afhankelijk van natuurlijke'klimaatarchieven'. Deze zijn onder andere opgeslagen in de bodem,in koraalriffen, in ijskappen en in jaarringen van bomen enfossiele boomstammen. Al deze archieven hebben echter een nadeel:óf ze zijn te grof om klimaatschommelingen op korte termijnaan te geven, óf ze gaan niet ver genoeg terug in de tijd,óf ze zijn te zeer verstoord om betrouwbare conclusies uit tetrekken. Een nadeel van metingen van jaarringen is bijvoorbeeld datze in gebieden boven de boomgrens niet mogelijk zijn.
De meest gedetailleerde en betrouwbare gegevens overklimaatveranderingen in de jongste geschiedenis van de aarde zijnte vinden in ijslagen. Maar alleen op Groenland en Antarctica zijnijslagen van voldoende dikte te vinden voor de voor dit doelnoodzakelijke metingen. Deze maand publiceren de Utrechtse fysischgeografen Nico Willemse en Torbjörn Törnqvist in hetprestigieuze tijdschrift Geology de resultaten van een veelgoedkopere methode om ijs te gebruiken voor het in kaart brengenvan klimaatgegevens. Bijkomend voordeel is dat de methode op eenveel groter deel van het aardoppervlak kan worden toegepast.
Meertjes
Willemse en Törnqvist haalden hun gegevens uit een zestalarctische meertjes op West-Groenland. De bodem van deze ondiepemeertjes bevat vrij complete en onverstoorde klimaatarchievendiedoor de geografen nauwkeurig zijn geanalyseerd. De informatie isopgeslagen in slib en bestaat uit biologisch restmateriaal vanwaterplanten en algen. Omdat de meertjes gedurende een groot deelvan het jaar met ijs zijn bedekt, is de biologische activiteit vankorte duur. Maar het biologisch restmateriaal dat in dit soortmeertjes achterblijft blijkt hele betrouwbare indicaties te gevenvoor de gemiddelde lengte van het groeiseizoen en daarmee voor detemperatuur. Om specifiek lokale invloeden op het biologischeproces uit te schakelen hebben Willemse en Törnqvist boringenuitgevoerd in het ijs van zes meertjes, die op ruime afstand vanelkaar liggen.
Om zulke gedetailleerde informatie te achterhalen, maakten deonderzoekers gebruik van een methode die is ontwikkeld doorpaleobotanici van deze universiteit. Die komt er op neer dat deboormonsters van het arctische slib - met een dikte vanéén tot twee meter - worden ingevroren en daarna inflinterdunne, gelijke plakjes gesneden. Met behulp van dekoolstof-14 methode bepaalden de geografen eerst de ouderdom van desliblagen. Daarna onderzochten ze de monsters op aard enhoeveelheid van afbraakproducten van waterplanten en algen. Op dezewijze kon het klimaat tot op de eeuw nauwkeurig worden vastgesteld.Normaal gesproken zijn metingen uit bodemmonsters veel grovervanwege de moeilijke hanteerbaarheid van dergelijkeboormonsters.
Klimaatarchieven die zo gedetailleerd zijn én zo ver teruggaan in de tijd, waren tot voor kort eigenlijk alleen bekend uitboringen in ijskappen. IJskappen groeien jaarlijks met een dunlaagje aan. Deze laagjes zijn duidelijk herkenbaar. De zuurstof diein deze ijslaagjes is opgenomen bevat informatie over detemperatuur die op het moment van vorming heerste. Het gaat metname om de `zware' 18O- en de lichtere 16O-isotopen, dieafhankelijk van de temperatuur meer of juist minder voorkomen. Uitde verhouding van deze zuurstof-isotopen kan de temperatuur tentijde van de vorming van de ijslaagjes vrij nauwkeurig wordenberekend.
Superboring
De meest bekende ijsboringen tot nu toe zijn begin jarennegentig gedaan op de top van de ijskap van centraal Groenland. Hetgaat om twee boringen, één door een Amerikaans enéén door een Europees team van onderzoekers. Dezeboringen hebben een schat aan zeer gedetailleerde informatieopgeleverd over klimaatschommelingen tot 100.000 jaar terug. Datbetekent dat in deze boringen de gehele laatste ijstijdteruggevonden kan worden.
Uiteraard hebben Willemse en Törnqvist hun bevindingenvergeleken metde resultaten van deze twee superboringen. Het blijktdat de metingen van de beide geografen weliswaar minder verfijndzijn dan die van de ijsboringen, maar wel zo gedetailleerd dat zeklimaatschommelingen in de afgelopen tienduizend jaar vrij scherpkunnen reproduceren. Uit die gegevens blijkt onder meer dat degemiddelde temperatuur binnen een eeuw 1 tot 2 graden kanverschillen. Bovendien lijkt de betrouwbaarheid van de Utrechtsemetingen buiten kijf, terwijl de ijsboringen toch minstens een paarvragen oproepen.
Een groot nadeel is dat er maar heel weinig plekken op aardegeschikt zijn voor dergelijke `ideale' boringen. Dikke pakkettenlandijs die over langere tijd niet zijn verstoord zijn eigenlijkalleen op Groenland en Antarctica te vinden. Bovendien zijnijsboringen gevoelig voor het `meenemen' van lokale invloeden,omdat ze maar op zo weinig plekken gedaan kunnen worden. De methodevan de Utrechtse geografen kan op veel meer plaatsen toegepastworden. Voor makers van klimaatmodellen zou dat een uitkomst zijn,omdat ze dan een veel completer beeld krijgen van de natuurlijkeklimaatschommelingen op aarde. Dat geeft weer meer inzicht in hetwerkelijke broeikaseffect en maakt betere klimaatvoorspellingenmogelijk. "Geschikte meertjes zijn overal boven de boomgrens wel tevinden", meent Törnqvist. "En juist de gebieden boven deboomgrens zijn van grote betekenis voor het klimaat. Arctischegebieden beslaan een kwart van het aardoppervlak. Het zijn dekraamkamers van allerlei klimaatprocessen. Opwarming van de aardewordt hier bovendien drie keer zo sterk gevoeld als op lagerebreedtegraden, wat weer van directe invloed is op het afsmelten vanijskappen en zeespiegelstijging." Willemse en Törnqvist hopendat hun methode er toe bijdraagt meer over deze streken te weten tekomen: "Het onderzoek in arctische gebieden is nog vrij jong. Vaneen gebied als Siberië weten we nog vrijwel niets."
Een sterk punt van het Utrechtse onderzoek is dat het nog eensduidelijk de vinger legt op een teer punt van de ijsboringen. "Deberekeningen van de Amerikanen sporen op sommige punten slecht metdie van de Europeanen", legt Willemse uit. "Met name over delaatste 1500 jaar wijken de Amerikaanse cijfers sterk af van dievan het Europese onderzoeksteam. Onze cijfers bevestigen dat." Decijfers van de Utrechtse geografen kloppen vrij nauwkeurig met dievan de Europese ijsboring. "De verschillen tussen beide metingenzijn in eerste instantie wel verklaard als ruis, veroorzaakt doorverschillen in lokale omstandigheden", vertelt Willemse. "Maar deverschillen zijn soms zo groot dat die verklaring niet bevredigendis. De Amerikanen hebben later overigens eerlijk toegegeven dat zewaarschijnlijk analysefouten hebben gemaakt. Delen van hetonderzoek hebben ze opnieuw uitgevoerd. Het wachten is op de eerstepublikaties daarover."
De problemen maken duidelijk dat een betrouwbaar alternatiefvoor ijsboringen meer dan welkom is. Temeer daar een goedeijsboring ook nog eens peperduur is. "Ons onderzoeksbudget bedroeg40.000 gulden", verklapt Willemse. "Bij zo'n ijsboring moet je algauw denken aan veertig miljoen."
Kees Volkers