Het klimaat op aarde is niet onveranderlijk. Al meer dan 2,5 miljoen jaar schommelt het wereldklimaat tussen merkwaardig lange ijstijden en korte interglaciale periodes. We zitten nu in een interglaciale periode, tussen haakjes. Zelfs binnen de tijdspanne van het miezerige bestaan van de moderne mensheid, heeft het klimaat heftige schommelingen ondergaan. De laatste klimatologische uitbarsting was de zogenaamde Kleine IJstijd in de Middeleeuwen, en mensen stierven massaal door kou en hongersnood. Maar dat was geen ijstijd; dat was een klimaatstoring, mogelijk veroorzaakt door vulkanisme.
Op het hoogtepunt van de echte ijstijd – het laatste ijstijdmaximum genoemd, zo’n 20.000 jaar geleden – bedekten ijskappen een groot deel van het noordelijk halfrond. We weten ook dat het begin van de terugtrekking van de gletsjers van plaats tot plaats verschilde; het lijkt erop dat het ijs in Siberië zich ongeveer 17.500 jaar geleden begon terug te trekken, maar dat de extreme kou duizenden jaren langer aanhield in West-Europa.
Maar als we het Laatste IJzig Maximum als een vast punt nemen, hoe koud was het dan? Nu heeft een team onder leiding van de Universiteit van Arizona het antwoord gevonden dat de wetenschap al die tijd voor een raadsel stelde. Dus: ongeveer 20.000 jaar geleden, toen het Laatste Glaciale Maximum op zijn hoogtepunt was en dikharige megafauna door de besneeuwde landen trokken, was de gemiddelde mondiale temperatuur 6 graden Celsius koeler dan nu, schat het team onder leiding van universitair hoofddocent Jessica E. Tierney van de Universiteit van Arizona, Tucson, in een rapport in Nature op woensdag.
Noteer dat het mondiale gemiddelde is – sommige plaatsen waren een stuk kouder en andere lekker zwoel tijdens het Laatste Glaciale Maximum. In tegenstelling tot de raadselachtige serie sneeuwbal-aardes (of slushbal-aardes, zoals sommigen volhouden) honderden miljoenen jaren geleden, is het niet zo dat de hele planeet tijdens de recente ijstijden in ijs was gehuld. Als dat zo was, zouden we uitgestorven zijn. Tijdens de laatste was ongeveer de helft van Noord-Amerika, Europa en Zuid-Amerika bedekt met ijs en delen van Azië. “In Noord-Amerika en Europa waren de meest noordelijke delen bedekt met ijs en extreem koud,” zei Tierney – maar op de Noordpool was de afkoeling veel intenser: ongeveer 14 graden Celsius (25 graden Fahrenheit) kouder dan nu. Apropos “nu”, het tempo van de opwarming in het Noordpoolgebied is minstens dubbel zo hoog als in de rest van de wereld. De temperaturen in het noorden van Siberië hebben deze zomer op sommige dagen die in Tel Aviv overtroffen.
Het komt erop neer dat de gemiddelde mondiale temperatuur 20.000 jaar geleden ruwweg 8 graden Celsius (46 graden Fahrenheit) was, vergeleken met 14 graden Celsius vandaag, schat het team.
Als je je schouders ophaalt over een verschil van zes graden, bedenk dan dat de opwarming van de aarde vanaf het begin van de industriële periode gemiddeld ongeveer 1 graden Celsius bedraagt. En kijk eens wat er gebeurt: het weer is wereldwijd gek geworden, stormen zijn heviger en onvoorspelbaarder, en in verschillende regio’s – waaronder delen van het Midden-Oosten – is de hitte-index (de combinatie van hitte en vochtigheid) al onhoudbaar aan het worden. Ja, het is in kleine gebieden en niet voor lang, maar het gebied zal zich uitbreiden en de duur zal langer worden – en airconditioners maken geen deel uit van de menselijke conditie.
- Groenlandijs heeft het omslagpunt gepasseerd
- Asteroïdenstorm 800 miljoen jaar geleden kan Sneeuwbal Aarde hebben veroorzaakt
- Klimaatverandering briefs: Het regent, het giet, Alaska’s permafrost ontdooit
Dustbowl Earth
Terug in de ijstijd was de planeet niet alleen een stuk kouder. De atmosfeer was 20 tot 25 keer stoffiger dan nu. Het stof in de lucht had overigens ook invloed op de temperatuur op aarde en moest in de berekening worden meegenomen – uiteindelijk om in te schatten welke rol broeikasgassen als kooldioxide en methaan hadden bij de klimaatveranderingen.
Een revolutionair paper gepubliceerd in Geoscience in 2016 besprak de modulatie en het ritme van ijstijden en interglacialen tijdens het late Pleistoceen, omdat de standaardtheorie over de langetermijncycli van de aarde, zoals de Milankovitch-precessietheorie (periodieke veranderingen in de hoek van de aarde ten opzichte van de zon), niet kan verklaren waarom ijstijden zo lang duurden.
De ijstijden duurden lang vanwege een feedbacksysteem waarbij kooldioxide, stof en albedo – de weerkaatsing van zonnestraling van het planeetoppervlak – een rol speelden. Tijdens de ijstijden weerkaatsten de noordelijke ijskappen de zonnestralen krachtig, waardoor de temperaturen wereldwijd daalden en ook de CO2-concentraties in de atmosfeer daalden.
Tijdens het Laatste Glaciale Maximum bedroeg de CO2-concentratie in de atmosfeer ongeveer 180 deeltjes per miljoen (ppm). In de loop van duizenden jaren zou de concentratie in de lucht en de oceanen opnieuw stijgen, om uiteindelijk een kritische drempel van ongeveer 200 ppm te bereiken, die de zonnestraling tegenhield.
Tussendien was het zeeniveau laag omdat het ijs het water opsloot; dat en de ontmoedigde plantengroei resulteerden in erosie op het land.
En zo zou stof de lucht vullen, wat theoretisch zonlicht zou kunnen blokkeren zoals vulkaanas dat doet – maar het kwam ook terecht op de grote ijskappen. Een vuile gletsjer absorbeert meer straling en reflecteert minder. Uiteindelijk zouden deze verschijnselen in combinatie met de cycli van de aarde leiden tot massale ijssmelt en daar ben je dan, in een nieuw interglaciaal.
Wanneer kooldioxide verdubbelt
Het CO2-niveau in de atmosfeer bedroeg tijdens de laatste ijstijd ongeveer 180 ppm, wat erg laag is. Vóór de Industriële Revolutie lag het CO2-gehalte op 280 ppm.
Waar staan we nu? Onze CO2 is op onbekend terrein met meer dan 415 ppm en onze lucht is smerig. De laatste overblijfselen van de grote ijstijd smelten snel – de Groenlandse ijskap is voorgoed verloren verklaard – en we absorberen zonnestraling als nooit tevoren.
Tierney en het team merken op dat er in de ijstijd geen thermometers waren, dus ontwikkelden ze modellen om de gegevens van planktonfossielen in de oceaan te vertalen naar temperaturen van het zeeoppervlak. Vervolgens combineerden zij de fossiele gegevens met klimaatmodel-simulaties van het Laatste Glaciale Maximum met behulp van data-assimilatie, zoals dat ook gebeurt bij weersvoorspellingen. We weten allemaal dat weersvoorspellingen een dubieuze zaak zijn, maar dat is in een tijdsbestek van uren en dagen. Dit is veel breder van opzet.
Dus: Tierney en zijn team voorspellen dat voor elke verdubbeling van de hoeveelheid koolstof in de atmosfeer, de gemiddelde temperatuur wereldwijd met 3,4 graden Celsius (6,1 graden Fahrenheit) zal stijgen – ongeveer in het midden van het bereik dat door de laatste generatie klimaatmodellen wordt voorspeld (1,8 tot 5,6 graden Celsius). Waar zal dit het hardst aankomen? Het noordpoolgebied.
“Klimaatmodellen voorspellen dat de hoge breedtegraden sneller warmer zullen worden dan de lage breedtegraden,” zegt Tierney: toekomstige klimaatprojecties gaan uit van een zeer warm Noordpoolgebied, het omgekeerde van wat daar gebeurt in ijstijden.
Hoe groot is de kans dat we deze opwarming van de aarde een halt toeroepen voordat nog meer delen van de wereld ondraaglijk heet worden, zelfs voor korte perioden? “Het Akkoord van Parijs wilde de opwarming van de aarde beperken tot niet meer dan 1,5 graden Celsius boven het pre-industriële niveau, maar met de kooldioxideniveaus die stijgen zoals ze nu doen, zou het extreem moeilijk zijn om meer dan 2 graden Celsius opwarming te voorkomen,” waarschuwt Tierney. We weten dat de planeet heftig reageert op een toename van CO2, maar we voegen nog steeds elke minuut van elke dag CO2 toe. De coronavirus lockdowns waren een bliepje, geen trendbreuk.
Het volgende doel van haar team? Inschatten hoe warm de aarde werd tijdens de interglacialen en hoe ze reageerde op extreme CO2. Dat weten we eigenlijk nog niet.