|
Vorige week ging `The day after tomorrow' in
première. De film toont hoe het broeikaseffect de warme Golfstroom
stillegt waardoor in een week een nieuwe ijstijd ontstaat.
Wetenschappers reageren geërgerd, maar snelle klimaatomslag is wél een
hot item.
 `THE DAY AFTER TOMORROW' is een prachtige rampenfilm waarin veel
omwaait en wegwaait, maar waarin toch alle Amerikaanse waarden
overeind blijven: het gezin, de bijbel, kameradentrouw en kuisheid, de
president en het leger. Zelfs de Cheney-achtige vice-president, die
heel even niet lijkt te deugen, blijkt na het intreden van de nieuwe
ijstijd geheel omgeturnd. Hij houdt, vanuit een vluchtelingenkamp in
Mexico, een gloedvol pleidooi voor spaarzame omgang met grondstoffen.
De president zelf is dan al met zijn escorte in de sneeuw vastgelopen
en een kille dood gestorven.
Het bijzondere van de film, afgezien van de `special effects', is de
grote aandacht voor abrupte klimaatverandering - gesteld tegenover de
geleidelijke klimaatverandering die ons door de in VN-verband
samenwerkende meteorologen en klimatologen in het vooruitzicht wordt
gesteld als de uitstoot van broeikasgassen doorgaat. Je zou dat zelfs
de verdienste van de film kunnen noemen als de filmmakers niet voor
zo'n krankzinnig snelle klimaatomslag hadden gekozen: een nieuwe
ijstijd binnen een week. Volgens de laatste inzichten is toch wel een
jaar of tien nodig voor vergelijkbare temperatuurveranderingen.
Versterkt
 Geërgerde wetenschappers hebben in Science (16 april 2004) uitgelegd
dat een abrupte klimaatomslag die mogelijkerwijs door het versterkte
broeikaseffect kan worden opgewekt ook zeker niet zal leiden tot een
nieuwe ijstijd, inclusief zoiets als de vorming van een ijskap op het
noordelijk halfrond. Als er een afkoeling optreedt zal die hoogstens
regionaal zijn en beperkt blijven tot West-Europa en het oosten van
Noord-Amerika en dan vooral 's winters tot uiting komen. Zuidelijker
op aarde zal het, conform het `seesaw-effect' (wip-effect, zie
Science, 2 oktober 1998), juist warmer worden. Het versterkte
broeikaseffect zal de komst van een nieuwe ijstijd, die onstuitbaar
nadert, waarschijnlijk juist wat uitstellen en het huidige
interglaciaal (het Holoceen) dus verlengen. IJstijden hangen volgens
de theorie van Milankovitch samen met wijzigingen in de aardbaan en de
stand van de aardas en de veranderde zonne-instraling die daarvan het
gevolg is.
In hetzelfde nummer van Science fulmineerde een andere wetenschapper,
de gedreven Wallace S. Broecker (zie kader), tegen een ander al te
nonchalant rampenscenario dat in februari in het nieuws kwam: het
rapport `An abrupt climate change scenario and its implications' van
de consultants Peter Schwartz en Doug Randall. Dat is voorgesteld als
een verontrustende `studie' van het Pentagon die zelfs `geheim' zou
zijn maar die in feite al maanden op internet staat. Het is ook
helemaal geen klimaatstudie maar een eigentijds staaltje consultancy:
wat interviews, wat literatuuronderzoek en dan een snelle samenvatting
die aan deskundigen wordt voorgelegd. In dit geval hebben de
wetenschappers ongetwijfeld vreemd opgekeken. Maar alla, hebben ze
gedacht, het is maar een militair-strategische denkoefening.
Schwartz en Randall zijn - terecht - overtuigd geraakt van het bestaan
van `abrupte' klimaatverandering en hebben op verzoek van het Pentagon
losjes in kaart gebracht wat er aan maatschappelijke ontwrichting en
internationale spanningen valt te verwachten als het klimaat over een
paar jaar werkelijk razendsnel zou veranderen. Als model kozen ze één
van de recentste abrupte klimaatveranderingen die door geologen en
paleoklimatologen zijn beschreven: de `8.2 ka cold event'. Dat is de
koudeperiode die ongeveer 8.200 jaar geleden plotseling intrad, 100
jaar aanhield en waarschijnlijk het gehele noordelijk halfrond trof.
De laatste ijstijd (Weichselien) was toen al zo'n drieduizen jaar
voorbij.
Verschillende onderzoekers, waaronder Wallace Broecker, stellen zich
voor dat de afkoeling het gevolg was van ingrijpende veranderingen in
het stelsel van zeestromingen dat in de Atlantische Oceaan veel
tropenwarmte naar het noorden voert. Die veranderingen zouden op gang
zijn gebracht door het plotseling leegstromen van een reusachtig
smeltwatermeer in de ijskap boven Canada. De twee consultants hebben
op de achterkant van een sigarendoos bijgehouden waar het vervolgens
droger en/of kouder zou worden en hoe daar hedentendage door de lokale
bevolking op zou worden gereageerd. Het belooft niet veel goeds.
Verdienste
 Ook in dit geval is de verdienste van de studie vooral de aandacht die
wordt geschonken aan het mogelijk abrupte van klimaatverandering. Het
besef dat klimaten anders dan altijd werd aangenomen heel snel en zeer
intens kunnen veranderen is pas een jaar of tien gemeengoed en nog
steeds doen wetenschappers veel moeite om het nieuwe inzicht verbreid
te krijgen. Een voorbeeld is het doorwrochte rapport `Abrupt climate
change: inevitable surprises' dat in 2002 door de Amerikaanse National
Academy of Sciences werd uitgebracht (www.nap.edu). Het is samengevat
in Science van 28 maart 2003.
Eerste auteur Richard Alley onderstreept in zijn voorwoord van dat
rapport hoezeer wetenschappers nog steeds verbaasd zijn over het feit
dàt er abrupte klimaatomslagen bestaan en dat deze kennelijk ook door
kleine, geleidelijke veranderingen in het klimaatsysteem kunnen worden
opgewekt. Het klimaatsysteem blijkt vol onbekende kritische
drempelwaarden te zitten. Worden die drempelwaarden overschreden dan
ontstaat een overgang naar een geheel nieuwe fase met een snelheid die
door het klimaatsysteem zelf wordt bepaald en altijd sneller dan de
geleidelijke verandering die de aanzet tot de omslag was.
Dit laatste is in feite de definitie of afbakening van het nieuwe
begrip. Die is zo ruim dat ook allerlei klimaatveranderingen in de
moderne tijd (de periode van na 1890 waarvoor betrouwbare meting
bestaan) eronder vallen. Voorbeelden zijn de plotselinge opwarming
rond Groenland in de jaren twintig en de zogenoemde Dust Bowl in de VS
een decennium later. Ook de droogte die de Sahel trof en de recente
verzoeting van het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan behoren
ertoe.
Maar deze moderne klimaatomslagen, hoe fors ook, zijn grotendeels
regionaal van aard. Paleoklimatologisch onderzoek heeft overtuigende
en schokkende aanwijzingen opgeleverd voor abrupte en ingrijpende
klimaatveranderingen met een nagenoeg mondiaal karakter. Vooral het
onderzoek aan boorkernen uit het 3.000 meter dikke landijs op
Groenland (waarin elk afzonderlijk jaar tot 110.000 jaar terug als
zodanig te herkennen is) heeft onweerlegbaar aangetoond dat er tijdens
de laatste ijstijd snelle temperatuurveranderingen optraden.
Indicatoren daarvoor zijn de verhouding waarin stabiele zuurstof- en
stikstofisotopen voorkomen, maar ook makkelijker te interpreteren
parameters als het stof- en zeezoutgehalte van het ijs of de
hoeveelheid methaan in de luchtinsluitsels.
Groenland
 Naar de ontdekkers zijn de uiterst abrupt intredende warmere periodes,
waarin de gemiddelde temperatuur boven Groenland binnen een decennium
soms meer dan tien graden steeg, `Dansgaard-Oescher events' (D/O
events) genoemd. Ze traden vooral op aan het begin en einde van de
ijstijd maar kwamen ook voor in het aansluitend Holoceen. Van belang
is dat de sporen van D/O events ook ver buiten Groenland zijn terug te
vinden, zij het dat ze op het zuidelijke halfrond juist in verband
staan met een afkoeling. Dat is weer de `bipolaire wip' (bipolar
seesaw).
Ook plotselinge afkoeling was tijdens de laatste ijstijd op het
noordelijk halfrond geen zeldzaamheid. Het voorkomen van zogenoemde
`Heinrich events' is gebleken uit analyse van boorkernen uit het slib
op de bodem van de Atlantische Oceaan. Zuidelijk tot voor de kust van
Frankrijk zijn in het slib mineralen aangetroffen die onmiskenbaar
vanuit Canada moeten zijn aangevoerd. Men neemt aan dat ze werden
getransporteerd door ware armada's van ijsbergen die regelmatig en
masse via de Hudson Straat de oceaan optrokken (ice-rafted debris). De
Heinrich events vallen op hun beurt min of meer samen met plotselige
opwarming rond de zuidpool.
De best beschreven abrupt ingetreden koudeperiode is de Jonge Dryas
(Younger Dryas of Dryas-stadiaal) die ongeveer 12.800 jaar geleden
begon. De aarde was toen al aardig op weg naar het huidige milde
interglaciaal maar werd opeens door nieuwe felle kou getroffen. Die
duurde 1.200 jaar en verdween plotseling in een snelle opwarming die
veel weg heeft van een D/O event. (Ook de Jonge Dryas zou volgens
sommigen door het leeglopen van een smeltwatermeer zijn veroorzaakt.)
 Abrupte klimaatverandering kwam voor, daaraan valt niet te twijfelen.
Het blijkt niet alleen uit ijskernen (zie foto links: bron National
Academies Press. Geoff Hargreaves, curator, stores a sample of
GISP2 deep ice core from central Greenland in the main archive of the
National Ice Core Laboratory) en analyses van bodemslib, maar
ook uit onderzoek aan fossiel koraal, jaarringen in bomen,
druipsteenpegels in grotten en het temperatuurprofiel in boorgaten.
Over wàt nu de snelle veranderingen opwekte bestaat nog weinig
zekerheid. Een probleem is dat ze tot op heden niet of onvoldoende in
klimaatmodellen konden worden nagebootst of opgewekt (PNAS, 15
februari 2000). De modellen voorspellen en simuleren vooral
geleidelijke klimaatverandering. Tegenstanders van de huidige
broeikas-commotie (die sterk steunt op modelstudies) wijzen daar met
gretigheid op (Fred Singer in Science, 1 augustus 2003). Want niet
alleen is zo de beperkte waarde van klimaatmodellen aangetoond,
tegelijk is duidelijk gemaakt dat niemand kan zeggen of het
broeikaseffect een abrupte verandering teweeg zal brengen. Ondenkbaar
is dat zeker niet.
De speurtocht naar het ontstaan van abrupte klimaatverandering is in
volle gang en hij is, onzichtbaar voor het grote publiek, zeker zo
spannend als de wetenschappelijke speurtocht die de rampenfilm laat
zien. Vooralsnog is de inspanning gericht op het aantonen van de
regelmaat en op een zo zorgvuldig mogelijke datering van de
verschijnselen die met een zelfde klimaatomslag in verband staan. Als
de precieze volgorde bekend is waarin ver uit elkaar liggende
gebeurtenissen zich ontwikkelden is al veel gewonnen. Zo doet men veel
moeite om te achterhalen of de uitstroom van ijsbergen die gepaard
ging met de Heinrich events vooraf werd gegaan door een sterke lokale
afkoeling of daarvan juist de oorzaak was (doordat de smeltende
ijsbergen de zeestromingen beïnvloedden).
Hoop
 Een deel van de onderzoekers heeft de hoop gevestigd op een meer
theoretische aanpak. Uitgaande van het bestaan van kritische
drempelwaarden in het klimaatsysteem betogen zij dat elke abrupte
klimaatverandering door zijn eigen `trigger' wordt opgewekt. De kleine
verandering die de trigger teweeg brengt moet worden versterkt
(amplified) en worden doorgegeven of meegedeeld aan de wijde omgeving.
Daarna moet een mechanisme in werking treden dat de verandering
bestendigt (dus een zekere hysterese aanbrengt). Kortom: klimaatomslag
steunt op de samenwerking van een trigger, een amplifier (positieve
terugkoppeling), een globalizer en een soort vliegwiel.
Aan mogelijke `triggers' is geen gebrek, die zouden kunnen bestaan uit
verandering van de stand van de aardas, verschuiving van continenten,
verandering in zonneactiviteit, vulkaanuitbarstingen, meteoriet- of
komeetinslagen en natuurlijk ook de opstapeling van broeikasgassen.
Ook de versterking van een eenmaal lokaal ingezette verandering is
makkelijk voorstelbaar. Daar waar oceanen bevriezen zet de afkoeling
makkelijk door omdat het sneeuwbedekte ijs veel zonlicht weerkaatst (ijs-albedo
terugkoppeling) en contact met warm water wordt verhinderd. Lokale
droogte breidt zich makkelijk uit omdat gestorven en verdwenen
vegetatie geen water meer verdampt of vast kan houden. Enzovoort.
Maar geschikte `globalizers' en vliegwielen zijn veel moeilijker te
vinden. Zij die menen dat de meeste historische klimaatomslagen hun
oorsprong moeten hebben in het gebied van de Stille Oceaan waar het El
Niño-effect immers nog steeds veel snelle veranderingen opwekt, kunnen
geen goede globalizer en geen goed vliegwiel aanwijzen. Eigenlijk is
er maar één stelsel dat deze twee functies tegelijk voor zijn rekening
kan nemen, betoogt Wallace Broecker nog maar eens in Science (6 juni
2003). Dat is het wereldomspannende stelsel van drie-dimensionale
oceaanstromingen dat omstreeks 1960 de thermohaliene circulatie (THC)
is gedoopt. Lokale veranderingen die daarin optreden kunnen tot over
zeer grote afstanden worden doorgegeven en ook erg lang in stand
blijven. Afgaande op de artikelen die de laatste jaren in Nature,
Science en de PNAS verschijnen vindt deze hypothese steeds meer steun. |
|
Het bovenstaand artikel in NRC Handelblad had op dezelfde pagina
nog een ingevoegde kolom met de volgende informatie:
Zinkend zeewater
Dat een herschikking van oceaanstromen een
belangrijke of misschien wel doorslaggevende rol speelde in allerlei
abrupte klimaatverandering in het verleden vindt steeds bredere
acceptatie. Enerzijds staat vast dat zich in het geologisch verleden
grote veranderingen hebben voorgedaan in de sterkte en ligging van
oceaanstromen. Anderzijds kunnen computermodellen deze ook redelijk
simuleren, al blijken de oceanen in de computer wat sneller te
reageren dan ze waarschijnlijk in werkelijkheid deden.
Dat oppervlakkige oceaanstromingen vaak op grote diepte een
tegenhanger hebben die langs de zeebodem (of soms minder diep water)
in omgekeerde richting terugvoert is ontdekt door de Duitse Meteor-expeditie
van 1925-1927. In de jaren vijftig is het diepe stelsel van stromingen
verder in kaart gebracht door Henry Stommel van Harvard University.
Sinds die tijd zijn oceanologen vertrouwd met het bestaan van `afzinkgebieden'
bij de noord- en zuidpool waar oppervlakkig oceaanwater naar de diepte
zakt en in tegengestelde richting terugstroomt. Het zeewater zinkt er
omdat het zwaarder (dichter) is dan omringend zeewater. De hoge
dichtheid is het gevolg van de lage temperatuur en vooral het hoge
zoutgehalte en dat laatste kan zijn opgewekt door een sterke
verdamping of door de vorming van veel zeeijs. Bij het bevriezen van
zeewater wordt zout uitgestoten.
In 1961 introduceerde Stommel in het kwartaalblad Tellus een eenvoudig
fysisch model (twee door middel van buizen verbonden vaten waarin zout
water van verschillende dichtheid en temperatuur was gebracht) dat,
althans in theorie en kwalitatief, een deel van deze kringloop
nabootste. Stommel noemde het een thermohaliene circulatie. Sindsdien
is door veel onderzoekers aangenomen dat de dichtheidsverschillen die
het afzinken veroorzaken een belangrijke drijvende kracht, een motor,
achter de oceaancirculatie zouden zijn. Carl Wunsch van MIT heeft er
in Science (8 november 2002) op gewezen dat dit een misverstand is. De
oceanen stromen onder invloed van de wind en de getijden. Als het
afzinken door optredende dichtheidsverschillen makkelijker gaat
stromen ze sneller.
Van belang is dat Stommel aantoonde dat zijn model twee stabiele
toestanden bezat. Dat heeft veel getheoretiseer over het bestaan van
meerdere stabiele stromingspatronen in de oceanen op gang gebracht.
Het werk kreeg een impuls toen Wallace Broecker van Columbia
University omstreeks 1987 de stelling poneerde dat de thermohaliene
circulatie zó gevoelig was voor verstoringen dat zij in het geologisch
verleden geregeld in een andere stabiele toestand zou zijn omgeslagen
of zelfs geheel uitgevallen. Omdat het oppervlakkige deel van de
circulatie in de Atlantische oceaan veel warmte uit de tropen naar de
polen voert zou dat de oorzaaak van klimaatverandering zijn geweest.
In Broeckers opvatting waren de afzinkgebieden de bottleneck van de
oceaancirculatie. Stopte het zinken, dan zou de gehele circulatie
ontregeld raken en vooral de afzinkgebieden ter weerszijden van
Groenland leken kwetsbaar. Er zijn tal van aannemelijke scenario's te
bedenken waarbij verhinderd wordt dat zeewater van voldoend hoge
dichtheid ontstaat. Aantrekkelijke voorbeelden zijn het plotseling
vrijkomen (en vervolgens smelten) van grote hoeveelheden ijsbergen of
het leegstromen van een groot meer met smeltwater. Jaren later drong
het tot Broecker door dat ook het broeikaseffect het afzinken bij
Groenland kan verstoren. Extra regenval boven de Golfstroom,
verminderde zeeijsvorming en een toenemende afvoer van de Siberische
rivieren zouden elk afzonderlijk of in combinatie noodlottige effecten
kunnen hebben. Het is dit scenario dat in `The Day after tomorrow' is
gebruikt.
Zonder dat de grote invloed van een herschikking van oceaanstromen ter
discussie wordt gesteld zijn de voorspellingen van Broecker de laatste
jaren flink genuanceerd. Er wordt betwijfeld of de thermohaliene
circulatie ooit wel helemaal stagneerde, het lijkt er eerder op dat er
meer graduele veranderingen in de oceanen optraden. Ook zijn er -
vooral theoretische - aanwijzingen dat de aantasting van de circulatie
net zo goed aan de zuidpool kan beginnen (Nature, 31 juli 2003).
Broeckers bevlogenheid heeft ertoe geleid dat men vrijwel automatisch
is gaan aannemen dat verstoringen bij Groenland de doorslag geven.
Dit neemt niet weg dat er het afgelopen decennium rond Groenland
inderdaadnogal wat verontrustende veranderingen in zoutgehalte en
afzinksnelheid zijn waargenomen. Het is in lijn met wat van het
broeikaseffect valt te verwachten, maar een fundamenteel probleem is
dat weinig bekend is over de natuurlijke variabiliteit van het gebied.
Het kan ook loos alarm zijn. |
