CO2 ramp volgde opwarming

[Henk Elegeert]

REPLY TO: D66 at nic.surfnet.nl

http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/38373605/

"
CO2 ramp volgde opwarming
Meer inzicht in lang vervlogen klimaatomslag

De extreme opwarming die de aarde 55 miljoen jaar geleden trof, begon
al duizenden jaren vóórdat de zeebodem miljarden tonnen broeikasgas
uitbraakte en daarmee de opwarming versterkte. Dat concluderen
Nederlandse onderzoekers uit boringen in Amerikaanse bodem.

De twee boorkernen uit de Amerikaanse bodem lagen al tien jaar in de
vriezer, zonder dat er iemand naar omkeek. Appy Sluijs, geoloog aan de
Universiteit Utrecht, haalde ze eruit om meer te weten te komen over
het klimaat van lang vervlogen tijden. In Nature van deze week
concludeert hij samen met zijn collega's dat de grote broeikasramp die
55 miljoen jaar veel diersoorten uitroeide op de zeebodem, het gevolg
was van een klimaatkettingreactie.

"Het was al ontzettend warm in het Paleoceen, de periode tot 55
miljoen jaar geleden", zegt Sluijs. De twee boorkernen die hij
bestudeerde, komen uit de Amerikaanse staat New Jersey, aan de
noordoostkust. Daar ligt de gemiddelde jaartemperatuur net als in
Nederland rond de 11 graden Celsius. Aan het eind van het Paleoceen
was dat maar liefst 27 graden.

Sluijs: "De hele wereld was toen een stuk warmer dan nu. Aan de
Noordpool was het gemiddeld 17 graden! Hoeveel CO2 er in de lucht zat
is niet precies bekend, maar we schatten rond de 1500 ppm, vier keer
zo veel als tegenwoordig. IJskappen aan de polen waren er niet en de
zeespiegel lag tachtig of negentig meter hoger dan vandaag. De
plaatsen waar de boorkernen vandaan komen, lagen toen onder water. Net
als Nederland trouwens."

Die 'broeikaswereld' bleef lang stabiel, maar 55 miljoen jaar geleden
veranderde dat plotseling. Eerder onderzoek van Sluijs en zijn
collega's liet zien dat de oceanen opeens verzadigd raakten met
koolzuur, opgelost CO2 dus, waardoor de oceanen verzuurden en
ecosystemen totaal ontwricht raakten. Het CO2-gehalte van de lucht
verdubbelde of verdriedubbelde, waardoor het nog warmer werd dan het
al was.

De oorzaak van al die ellende was het plotseling vrijkomen van
miljarden tonnen koolstof. "Zeer waarschijnlijk was een deel van die
koolstof afkomstig van methaanhydraten in de bodem van de diepzee",
vertelt Sluijs. "Bevroren pakketten aardgas eigenlijk, die op hun
plaats blijven zolang het koud genoeg is." Maar ze bleven dus niet op
hun plaats? "Nee, of in elk geval niet allemaal. En dat zie je in de
boorkernen terug."

Koolstofatomen komen voor in drie vormen oftewel isotopen, legt hij
uit, met als enige verschil het aantal neutronen in de kern. Zo
bestaat er koolstof-12, koolstof-13 en koolstof-14. Die laatste
vervalt met een halfwaardetijd van 5730 jaar en komt in gesteentes van
55 miljoen jaar geleden dus niet meer voor. De andere twee blijven
altijd zichzelf. Planten nemen de lichtere versie, nummer 12, iets
gemakkelijker op dan de zwaardere, en daardoor is het percentage
koolstof-13 in plantenresten lager dan in de lucht. Dat levert
geologen een kijkje in het verre verleden op.

"In de boorkernen zie je een scherpe grens lopen", zegt Sluijs.
"Eronder zit er naar verhouding veel meer koolstof-13 in dan erboven.
Dat kan alleen maar komen doordat er plotseling heel veel koolstof van
plantaardige oorsprong vrijkwam." Methaan uit de zeebodem is de
logische dader. Het wordt door bacteriën gemaakt uit organisch
materiaal, daardoor zit er relatief weinig koolstof-13 in.

Naast koolstofisotopenbepalingen deed Sluijs ook andere metingen. Hij
keek onder meer naar de resten van eencelligen van het type
dinoflagellaten. Daarin zag hij al iets veranderen in een bodemlaag
die dieper zat dan de koolstofomslag: "Ineens zitten daar veel meer
overblijfselen in van Apectodinium, een soort die tot die tijd alleen
rond de evenaar voorkwam. En de concentratie van die overblijfselen
blijft ook tijdens de koolstofomslag hoog."

Wat gebeurde er intussen met de temperatuur? Om daar achter te komen,
gebruikte Sluijs een ingenieuze methode die is ontwikkeld in het
Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek (NIOZ). Die maakt gebruik van
het feit dat archeae, bacterie-achtige eencelligen, de moleculaire
structuur van hun vetten variëren met de temperatuur. Die vetten zijn
bewaard gebleven in het gesteente, en zijn dus te gebruiken als een
soort thermometer.

De vetten lieten zien dat de temperatuur begon te stijgen nadat
Apectodinium in groten getale opdook, maar voordat het koolstofprofiel
veranderde. Sluijs: "De gemiddelde temperatuur steeg in pakweg
zesduizend jaar van 27 graden naar bijna 35 graden. De koolstofomslag
zit halverwege die stijging."

Met andere woorden: het was al ongeveer drieduizend jaar aan het
opwarmen toen de reusachtige koolstofvoorraden vrijkwamen. Het
resulterende broeikasgas stookte de temperatuur nog verder op. "We
konden dat eerder niet aantonen, omdat de boorkernen niet goed genoeg
waren voor een scherp beeld", verklaart Sluijs. "Maar we vermoedden
het wel, want methaanhydraten lossen alleen op als ze opgewarmd
worden. Ze zaten zo diep in de bodem, dat het een paar duizend jaar
duurde voor de opwarming ze had bereikt."

Ze waren dus niet verantwoordelijk voor het begin van de
temperatuurstijging. Wat veroorzaakte die aanvankelijke opwarming dan
wel? Dat is nog een open vraag, zegt Sluijs. "Er zijn aanwijzingen dat
vulkanen actiever werden, waardoor de CO2 in de atmosfeer steeg. En
mogelijk was het een gevolg van veranderingen in de oceaanstromingen."

De hamvraag is natuurlijk: wat kunnen we eruit afleiden over onze
eigen situatie? "Vooral dat er kettingreacties kunnen optreden in het
klimaatsysteem", zegt Sluijs.

"Opwarming kan zichzelf versterken, doordat er extra broeikasgassen
vrijkomen uit verborgen reservoirs. En dat zie je nu ook gebeuren. In
de Siberische permafrost en langs de kusten liggen gigantische
hoeveelheden methaan klaar. Die zullen vrijkomen als de aarde verder
opwarmt, dat gebeurt nu al. Daar hoeven we geen drieduizend jaar op te
wachten, want ze liggen lang niet zo diep. Dus de boodschap is, dat we
snel maatregelen moeten nemen om het gebruik van fossiele brandstoffen
te stoppen. Zo snel mogelijk."
Elmar Veerman

Appy Sluijs e.a.: ' Environmental precursors to rapid light carbon
injection at the Palaeocene/Eocene boundary', Nature, 20 december 2007
"

Kortom: de ramp kan zich gaan voltrekken zonder dat die te voorkomen is?

Henk Elegeert

**********
Dit bericht is verzonden via de informele D66 discussielijst (D66 at nic.surfnet.nl).
Aanmelden: stuur een email naar LISTSERV at nic.surfnet.nl met in het tekstveld alleen: SUBSCRIBE D66 uwvoornaam uwachternaam
Afmelden: stuur een email naar LISTSERV at nic.surfnet.nl met in het tekstveld alleen: SIGNOFF D66
Het on-line archief is te vinden op: http://listserv.surfnet.nl/archives/d66.html
**********