66 miljoen jaar geschiedenis van klimaat ontrafeld
Een internationaal onderzoeksteam heeft de meest gedetailleerde reconstructie van het klimaat op aarde samengesteld. Het team van klimaatwetenschappers, waaronder NESSC-onderzoeker Lucas Lourens (Universiteit Utrecht), stelde een uitgebreide dataset samen op basis van diepzee-afzettingen afkomstig van de oceaanbodem. De nieuwe klimaatreconstructie gaat terug tot 66 miljoen jaar geleden. Het laat zien dat het klimaat van de aarde vier herkenbare klimaat fases heeft gekend: van extreem heet (hothouse earth) tot extreem koud (icehouse earth). De nieuwe reconstructies is verschenen in het prestigieuze vakblad Science.
“Ons doel was om een nieuwe referentie te creëren van het klimaat van de afgelopen 66 miljoen jaar, met data van zeer hoge resolutie en ook zeer nauwkeurig gedateerd”, vertelt klimaatwetenschapper Thomas Westerhold (MARUM, Bremen). “We weten nu nauwkeuriger wanneer het warmer of kouder was op de planeet en we hebben ook een beter begrip van de onderliggende dynamiek”.
Deze blik in het verleden is ook een blik in de toekomst. We kunnen iets leren over de duizelingwekkend snelle menselijke (antropogene) veranderingen van onze huidige eeuw door de langzame natuurlijke klimaatschommelingen die zich in miljoenen jaren voordoen. De klimaatveranderingen van de afgelopen 66 miljoen jaar kunnen als een kleurrijke streepjescode worden bestudeerd.
Boorexpedities
Over de hele wereld zijn sedimentlagen op de oceaanbodem in boorkernen opgeboord door het wetenschappelijke boorschip JOIDES Resolution. In verschillende internationaal gecoördineerde expedities zit daar meer dan vijf decennia werk in. Door het bestuderen van deze sedimenten en de microfossielen binnenin, zijn wetenschappers in staat om wereldwijde klimaatveranderingen in het verre verleden te analyseren en reconstrueren.
Ze onderzoeken bewijzen die bewaard zijn gebleven in zuurstof- en koolstofisotopen, die informatie geven over de diepzeetemperaturen in het verleden, de wereldwijde ijsvolumes en de koolstofcyclus. Deze aanwijzingen worden opgeslagen in de schelpen van micro-organismen die ooit op de zeebodem leefden. Ze vormen een archief van de klimaatomstandigheden in het verleden dat onderzoekers gebruiken om vergelijkingen te maken tussen het verleden, het heden en de toekomst.
“Ik was een wetenschappelijke deelnemer aan een van de belangrijkste expedities, nu 18 jaar geleden,” zegt NESSC-onderzoeker Lucas Lourens. “De data over het klimaat ouder dan 34 miljoen jaar was over het algemeen slecht. In de afgelopen twee decennia hebben wetenschappelijke boorprogramma’s hun boringen gericht op oudere geologische lagen. We hebben nu een completer sedimentarchief en zijn in staat om het wereldklimaat veel gedetailleerder dan ooit tevoren te reconstrueren”.
Hothouse earth
De nieuwe klimaatreferentiecurve, CENOGRID genaamd (CENOzoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset), is een reconstructie van het klimaat op aarde sinds de laatste grote uitsterving 66 miljoen jaar geleden, waarna een nieuw tijdperk, het Cenozoïcum, werd geïntroduceerd. Het is een enorme gezamenlijke inspanning van vele internationale collega’s om alle boorkernen te winnen, te analyseren en samen te voegen tot een referentiecurve.
De data- en leeftijdsmodellen van CENOGRID zijn radicaal verbeterd om te begrijpen welke klimaatomstandigheden er in het verleden waren, welke processen erachter zaten en hoe die zich voordeden. De klimaatonderzoekers herkennen vier overheersende klimaatmodi in de afgelopen 66 miljoen jaar: hothouse, warmhouse, coolhouse en icehouse. Mogelijk zijn de abrupte overgangen van een klimaatmodus naar een andere het gevolg van zogenaamde kantelpunten in het klimaatsysteem. Dit is het onderwerp van verder onderzoek.
CENOGRID kan als basis dienen voor onderzoekers wereldwijd om hun gegevens nauwkeurig te correleren binnen de context van de klimaatgeschiedenis. Met al deze nieuwe gegevens is het nu mogelijk om niet alleen het beeld van het klimaatverleden verder te verfijnen, maar ook om regionale bijzonderheden te identificeren. De auteurs benadrukken dat dit van fundamenteel belang is om de betrouwbaarheid van klimaatmodellen voor de toekomst te testen.
Artikel:
An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 Million Years
Science, 2020
Thomas Westerhold, Norbert Marwan, Anna Joy Drury, Diederik Liebrand, Claudia Agnini, Eleni Anagnostou, James S. K. Barnet, Steven M. Bohaty, David De Vleeschouwer, Fabio Florindo, Thomas Frederichs, David A. Hodell, Ann E. Holbourn, Dick Kroon, Vittoria Lauretano, Kate Littler, Lucas J. Lourens, Mitchell Lyle, Heiko Pälike, Ursula Röhl, Jun Tian, Roy H. Wilkens, Paul A. Wilson, James C. Zachos
doi: 10.1126/science.aba6853