Gyles Lewis
0 
2018
345
Het niveau van kooldioxide in de atmosfeer is tegenwoordig waarschijnlijk hoger dan ooit in de afgelopen 3 miljoen jaar. Deze stijging van het niveau van koolstofdioxide, een broeikasgas, zou volgens nieuw onderzoek temperaturen kunnen veroorzaken die gedurende die hele tijd niet worden gezien..
De onderzoekers gebruikten computermodellering om de klimaatveranderingen tijdens de Kwartaire periode te onderzoeken, die ongeveer 2,59 miljoen jaar geleden begon en tot op de dag van vandaag voortduurt. In die periode heeft de aarde een aantal veranderingen ondergaan, maar geen enkele zo snel als vandaag de dag, zei studie-auteur Matteo Willeit, een postdoctoraal klimaatonderzoeker bij het Potsdam Institute for Climate Impact Research. [Fotografisch bewijs van klimaatverandering: time-lapsebeelden van zich terugtrekkende gletsjers]
"Om een klimaat warmer te krijgen dan het heden, moet je in feite teruggaan naar een andere geologische periode", vertelde Willeit. .
3 miljoen jaar klimaat
De periode van het Kwartair begon met een periode van ijstijd, toen ijskappen van Groenland naar beneden kwamen en een groot deel van Noord-Amerika en Noord-Europa bedekten. Aanvankelijk vorderden en trokken deze gletsjers zich terug in een cyclus van 41.000 jaar, aangedreven door veranderingen in de baan van de aarde rond de zon, zei Willeit..
Maar tussen 1,25 miljoen en 0,7 miljoen jaar geleden strekten deze glaciale en interglaciale cycli zich uit en kwamen elke 100.000 jaar opnieuw voor, een fenomeen dat de overgang in het midden van het Pleistoceen wordt genoemd vanwege het tijdperk waarin het plaatsvond. De vraag, zei Willeit, is wat de overgang veroorzaakte, aangezien het patroon van variaties in de baan van de aarde niet was veranderd.
Willeit en zijn team gebruikten een geavanceerde computersimulatie van het Kwartair om die vraag te beantwoorden. Modellen zijn slechts zo goed als de parameters die zijn opgenomen, en deze bevatte veel: atmosferische omstandigheden, oceaanomstandigheden, vegetatie, wereldwijde koolstof, stof en ijskappen. De onderzoekers namen op wat er bekend is over de parameters en pasten ze vervolgens aan om te zien onder welke omstandigheden de overgang in het midden van het Pleistoceen zou kunnen ontstaan..
Hoe de dingen zijn veranderd
Het team ontdekte dat er twee dingen moesten gebeuren om 41.000 jaar ijstijden te veranderen in cycli van 100.000 jaar: koolstofdioxide in de atmosfeer moest afnemen en gletsjers moesten een laag sediment wegschuren, de regoliet genaamd. [Afbeeldingen: de prachtige gletsjers van Groenland]
Koolstofdioxide kan om verschillende redenen zijn afgenomen, zei Willeit, zoals een afname van het broeikasgas dat uit vulkanen wordt gespoten, of veranderingen in de verweringssnelheid van gesteenten, wat ertoe zou leiden dat meer koolstof wordt opgesloten in sedimenten die naar de bodem van de zee. Minder koolstof in de atmosfeer betekende dat er minder warmte werd vastgehouden, dus het klimaat zou zijn afgekoeld tot het punt waarop zich gemakkelijker grote ijskappen konden vormen.
Geologische processen vormden het cruciale tweede ingrediënt voor langere ijstijden. Wanneer continenten gedurende lange tijd ijsvrij zijn, krijgen ze een toplaag van vermalen, ongeconsolideerd gesteente genaamd regolith. De maan van de aarde is vandaag een goede plek om een voorbeeld te zien: de dikke stoflaag van de maan is een regoliet.
IJs dat zich op deze regoliet vormt, is meestal minder stabiel dan ijs dat zich vormt op een stevige ondergrond, zei Willeit (stel je het verschil in stabiliteit voor tussen een oppervlak van kogellagers en dat van een plat tafelblad). Evenzo stromen op regolith gebaseerde ijskappen sneller en blijven ze dunner dan ijs. Wanneer veranderingen in de baan van de aarde de hoeveelheid warmte veranderen die het aardoppervlak raakt, zijn de ijskappen bijzonder vatbaar voor smelten.
Maar gletsjers plunderen ook regolith weg en duwen het stoffige spul naar hun glaciale randen. Dit ijzige schuren legt het gesteente opnieuw bloot; na een paar glaciale cycli in het vroege Kwartair, zou het gesteente zijn blootgelegd, waardoor nieuw gevormde ijskappen een stevigere plek kregen om te verankeren, zei Willeit. Deze veerkrachtige ijskappen, plus een koeler klimaat, resulteerden in de langere ijstijden na ongeveer een miljoen jaar geleden. Interglaciale perioden traden nog steeds op vanwege orbitale veranderingen, maar ze werden korter.
Klimaat toen en nu
Die bevindingen zijn belangrijk om de omstandigheden te begrijpen die bepaalden of plaatsen als Chicago of New York City leefbaar zijn of bedekt zijn met een kilometer ijs. Maar ze zijn ook nuttig om de klimaatverandering van vandaag in beeld te brengen, zei Willeit. [8 manieren waarop de opwarming van de aarde de wereld al verandert]
Registraties van atmosferische koolstof die ongeveer 800.000 jaar geleden bestonden, moeten worden gereconstrueerd in plaats van rechtstreeks te worden gemeten vanaf ijskernen, dus schattingen van de hoeveelheid koolstof in de atmosfeer zijn gevarieerd. Het modelonderzoek van Willeit en zijn team suggereert dat koolstofdioxide gedurende de hele quartaire periode onder de 400 deeltjes per miljoen lag. Tegenwoordig is het wereldwijde gemiddelde 405 delen per miljoen en stijgt.
In het late Plioceen, ongeveer 2,5 miljoen jaar geleden, waren de gemiddelde temperaturen op aarde tijdelijk ongeveer 2,7 graden Fahrenheit (1,5 graden Celsius) hoger dan gemiddeld vóór het wijdverbreide gebruik van fossiele brandstoffen, zo bleek uit het model van Willeit. Die oeroude temperaturen hebben momenteel het record voor de hoogste in de hele Quartaire periode.
Maar dat zou snel kunnen veranderen. De aarde is nu al 2,1 graden F (1,2 graden C) warmer dan het pre-industriële gemiddelde. De Overeenkomst van Parijs van 2016 zou de opwarming beperken tot 2,7 F (1,4 C), wat overeenkomt met het klimaat van 2,5 miljoen jaar geleden. Als de wereld die limiet niet aankan en richting 3,6 graden F (2 graden C) gaat, het vorige internationale doel, zal dit het hoogste wereldwijde gemiddelde zijn dat in deze geologische periode is gezien.
"Onze studie relativeert dit", zei Willeit. "Het laat duidelijk zien dat zelfs als je naar vroegere klimaten kijkt over zeer lange tijdschalen, wat we nu doen in termen van klimaatverandering, iets groots en heel snel is, vergeleken met wat er in het verleden is gebeurd."
De bevindingen worden vandaag (3 april) gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
- The Reality of Climate Change: 10 Myths Busted
- Afbeeldingen van Melt: Earth's Vanishing Ice
- In foto's: het verdwijnende ijs van Baffin Island
Oorspronkelijk gepubliceerd op .