Image default
Aarde Cosmos Geologie Geschiedenis Klimaat Paleontologie Samenleving telex

Wetenschappers ontrafelen 66 miljoen jaar klimaatgeschiedenis op basis van oceaansedimenten en astronomische data

Frans Steenhoudt

Onderzoekers van Marum (Center for Marine Environmental Sciences aan de Universiteit van Bremen en PIC (Potsdam Institute for Climate Impact Research) hebben de evolutie van het klimaat op Aarde van de laatste 66 miljoen jaar gereconstrueerd met een ongekend hoge tijdsresolutie. Ze vergeleken daarvoor een uitgebreide dataset, verkregen uit sedimentkernen van de oceaanbodem, met astronomische data aangeleverd door sterrenkundigen. Op de geologische data werden innovatieve statistische modellen losgelaten die leidden tot het definiëren van vier fundamenteel verschillende klimaatstoestanden over de laatste 66 miljoen jaar. De nieuwe klimaatreferentiecurve is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Science.

Door het bestuderen van de sedimenten en de microfossielen binnenin, zijn wetenschappers in staat om wereldwijde klimaatveranderingen in het verre verleden te reconstrueren en te analyseren. Ze onderzoeken het bewijs dat bewaard is gebleven in zuurstof- en koolstofisotopen, wat informatie geeft over de diepzeetemperaturen in het verleden, 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.

“Onze referentiecurve moest niet alleen de gegevens met de hoogste tijdsresolutie bevatten, maar ook nog eens heel erg nauwkeuriger gedateerd zijn”, legt eerste auteur Thomas Westerhold van MARUM uit. “We weten nu nauwkeuriger wanneer het warmer of kouder was op de planeet en we hebben ook een beter begrip van de onderliggende dynamiek.”

“Onze wiskundige analyses onthullen wat eerst onzichtbaar is in het sediment – de verborgen relaties en terugkerende patronen in het klimaat,” zegt Norbert Marwan van PIC. “De blik in het verleden is tegelijk een blik in de toekomst. We kunnen iets leren over de duizelingwekkend snelle mensgemaakte veranderingen van onze huidige eeuw door ze te naast de langzame natuurlijke klimaatschommelingen te leggen, die zich over meerdere miljoenen jaren ontplooiden.”

Er zit ook een min of meer Brussels luik aan het verhaal. De lagen sediment op de oceaanbodem zijn wereldwijd al meer dan vijf decennia lang ingebed in internationaal gecoördineerde wetenschappelijke oceaanboorexpedities van het International Ocean Discovery Program (IODP) en zijn voorgangers (DSDP, ODP, IODP). België was heel lang een voornaam lid van deze wetenschappelijke alliantie, maar sedert enkele jaren maakt ons land formeel geen deel meer uit van het samenwerkingsverband. Toch is nog een Brusselse wetenschapper, David De Vleeshouwer (ex)VUB), actief in het onderzoek, weliswaar vanuit zijn onderzoek aan de universiteit van Bremen. Hij houdt zich bezig met het bepalen van de geologische leeftijd van elk sedimentlaagje, eigenlijk het belangrijkste onderdeel van de nieuwe referentiecurve.

Terugkerende patronen in de sedimentkernen, de zogenaamde Milanković cycli, weerspiegelen veranderingen in de baan van de aarde rond de zon. Het is op dat punt dat de wetenschappers de astronomische data verbinden met geologische data, want het waren in het verleden altijd astronomische fenomenen die de fluctuaties en de cyclische patronen van de klimaatverandering dicteerden. Door het identificeren van deze astronomische cycli is het klimaat van de afgelopen 66 miljoen jaar nu voor het eerst continu gechronometreerd, waardoor klimaatveranderingen nauwkeuriger dan ooit tevoren kunnen worden gedateerd. “We hebben de geologische leeftijdsbepalingen radicaal verbeterd voor de tijd ouder dan 34 miljoen jaar”, zegt David De Vleeschouwer. “Het meten van de tijd is belangrijk omdat geologisch klimaatonderzoek vaak gericht is op het vinden van parallellen in het verleden met ons huidige klimaat. We willen begrijpen welke klimaatomstandigheden er in het verleden bestonden, welke processen erachter zaten en hoe die verliepen. De tijd van 66 tot 34 miljoen jaar geleden, toen de planeet aanzienlijk warmer was dan nu, is in dat verband bijzonder interessant.”

“We kunnen dus laten zien dat er vier fundamentele klimaattoestanden waren, vier condities met elk een eigen modus operandi wat klimaat betreft”, legt De Vleeschouwer uit. “Die vier statussen noemen we hothouse, warmhouse, coolhouse en icehouse. In grote lijnen is die indeling al enige tijd bekend, maar alleen door analyse van de nauwkeurige datering van de sedimentlaagjes konden we de fundamentele toestanden met statistische precisie identificeren en de karakteristieke dynamiek ervan blootleggen.”

In de toekomst kan de nieuwe klimaatreferentiecurve als basis dienen voor onderzoekers wereldwijd om hun gegevens nauwkeurig te correleren. Met meer 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 dat van fundamenteel belang is om de betrouwbaarheid van klimaatmodellen voor de toekomst te testen.

De publicatie van het onderzoek in Science vind je hier

Forto boven het artikel: Nachtelijke blik op het wetenschappelijke boorschip JOIDES Resolution. Met dit schip slaagde IODP erin sedimentaire klimaatsarchieven van meerdere miljoenen jaar oud uit de bodem van de oceaan te winnen. Foto: Adam Kurtz

Lidmaatschap Brusselse jeugdbewegingen is bijna ‘erfelijk’

frans

VUB werkt mee aan Europees onderzoek naar belang van stedelijk groen in tijden van COVID-19

frans

ULB en UNamur: Corona-exitstrategie met behoud sociale afstand

Christian Du Brulle