Een internationaal team van aardwetenschappers heeft een nieuwe verklaring voor het ontstaan van ijstijden. IJsbergen afkomstig uit Antarctica spelen hierin de hoofdrol, stellen ze.
We weten al een poosje dat ijstijden gerelateerd zijn aan regelmatige veranderingen in de baan van de aarde om de zon. Die veranderingen zorgen voor variaties in de hoeveelheid zonnestraling die de aarde ontvangt, zowel globaal als lokaal. Onduidelijk is echter hoe kleine variaties in binnenkomende zonnestraling zulke extreme veranderingen in het klimaat kunnen uitlokken.
Nu meent een groep aardwetenschappers het mysterie te hebben ontrafeld. Smeltende ijsbergen brengen een reeks gebeurtenissen op gang die uiteindelijk leiden tot een ijstijd. Dit concludeerden ze uit merkwaardige zandkorrels in een diepzeekern onder de Zuidelijke Oceaan.
Hand in hand
De Servische wiskundige Milutin Milanković voorspelde het een kleine eeuw geleden al: de eerste aanzet voor een ijstijd wordt gegeven door regelmatige veranderingen in de stand van de aarde ten opzichte van de zon. De jaarlijkse trektocht van onze planeet is soms wat ronder, soms wat meer uitgerekt. Daarnaast staat de as van de aarde de ene keer schever dan de andere. Ook wiebelt hij om zijn as.
Die zogeheten Milanković-cycli zorgen op heel lange tijdschalen, van 26.000 tot 100.000 jaar, voor veranderingen in de binnenkomende zonnestraling en in hoe extreem de seizoenen zijn. Wie de tijdlijn van die Milanković-cycli vergelijkt met de tijdlijn van de ijstijden, ziet dat ze hand in hand gaan.
Maar een kleine verandering in binnenkomende zonnestraling en in de grootte van de seizoensverschillen is niet genoeg om een ijstijd teweeg te brengen. Daarvoor moeten ook de CO2-concentraties in de lucht laag zijn, zodat de aarde zijn warmte minder goed kan vasthouden. De periodieke schommelingen in inkomende zonnestraling zetten een reeks aan processen op gang die daarvoor zorgen. Maar welke processen dit precies zijn, is nog de vraag.
IJsberg hypothese
Nu komt een groep aardwetenschappers met een antwoord op die vraag, waarin ijsbergen afkomstig uit Antarctica een belangrijke rol spelen. Wanneer de stand van de aarde ten opzichte van de zon aan de juiste voorwaarden voldoet, zijn de zomers op de hoge breedtegraden koeler. Hierdoor kunnen ijsbergen steeds verder richting het noorden, van Antarctica af, wegdrijven. Daar zullen ze uiteindelijk smelten.
De locatie waar de ijsbergen smelten, beïnvloedt de snelheid en het patroon van de wereldwijde oceaancirculatie. Die circulatie wordt aangedreven door verschillen in dichtheid. Zoet smeltwater heeft een lagere dichtheid dan zout zeewater en heeft dus minder de neiging om te zinken. ‘Onze studie laat zien dat wanneer de ijsbergen het smeltwater verder naar het noorden verplaatsen, die circulatie vertraagt’, zegt Martin Ziegler, paleoklimatoloog aan de Universiteit Utrecht en een van de auteurs van de studie.
De mondiale oceaancirculatie beïnvloedt op zijn beurt hoeveel CO2 de oceanen kunnen opnemen. ‘Waar diep water langzamer stroomt, kan steeds meer CO2 in de diepe oceaan worden opgenomen’, gaat Ziegler verder. ‘Normaal zou dat CO2 door de circulatie weer snel aan het oppervlak komen. Wanneer de circulatie vertraagt, blijft het echter langer in de diepe oceaan opgeslagen. Zo kunnen de oceanen uiteindelijk aanzienlijk meer van het broeikasgas aan de lucht onttrekken.’ Voilà: een ijstijd.
Oorzaak-gevolg
De oorsprong van de hypothese schuilt in een diepzeekern onder de Zuidelijke Oceaan – ongeveer 800 kilometer ten zuiden van Zuid-Afrika. Tegenwoordig zien we zo ver van Antarctica geen ijsbergen meer; nu is het er te warm voor ze om te overleven. Maar de wetenschappers vonden hier kwartszand uit Antarctica; materiaal dat hier alleen via smeltende ijsbergen terecht kan zijn gekomen. ‘Dat die verhuizende ijsbergen in staat waren om genoeg zoetwater te verplaatsen om de mondiale oceaancirculatie te vertragen, volgt uit onze modelsimulaties’, zegt Ziegler.
De afzetting van het kwartszand loopt steeds net iets voor op de overgang naar de ijstijden van de afgelopen 1,6 miljoen jaar, zo blijkt uit datering van het zand. ‘Dit is een sterke aanwijzing dat veranderingen in smeltlocatie een oorzaak is van het ontstaan van ijstijden – geen gevolg’, voegt Ziegler toe.
Aantrekkelijke hypothese
Laurens Ganzeveld, klimaatwetenschaper aan Wageningen University & Research en niet bij dit onderzoek betrokken, noemt het een aantrekkelijke hypothese. ‘Het is knap hoe de onderzoekers aan de hand van kwartszand uit Antarctica in een diepzeekern dicht bij Afrika een hele puzzel leggen. Hoe is het zand hiernaartoe gebracht? En wat zijn de gevolgen van die mechanismes op het klimaat?’
‘Om te testen of de hypothese daadwerkelijk klopt, zouden de onderzoekers dit verder kunnen evalueren met modelstudies’, voegt Ganzeveld toe. ‘Bijvoorbeeld door ook het effect van de verandering in de oceaancirculatie op de atmosferische CO2-concentraties en de impact hiervan op het klimaat mee te nemen. Maar dat is zeker geen makkelijke klus; niet alle processen uit de hypothese zitten in de bestaande modellen.
Geen nieuwe ijstijd
Ook nu gaat de positie van de aarde ten opzichte van de zon richting omstandigheden die normaal gesproken ijstijden teweegbrengen. Maar wie verwacht dat dit betekent dat er een ijstijd voor de deur staat, komt van een koude kermis thuis. ‘Met de huidige atmosferische CO2-concentraties krijgen we de Antarctische ijsbergen nooit meer zo noordelijk’, zegt Ziegler. ‘Wel gaat het grootschalig smelten van ijs als gevolg van de wereldwijde opwarming absoluut iets veranderen aan de oceaancirculatie. Dit zou kunnen leiden tot lokale klimaatveranderingen.’
‘Interessant is bijvoorbeeld wat een verandering in oceaancirculaties mogelijk betekent voor Europa’, vult Ganzeveld aan. ‘Nu ontvangen wij warmte via de Golfstroom. Maar wanneer die lokaal afremt, zou het hier weleens een stuk kouder kunnen worden. Wij zitten immers op dezelfde breedtegraad als Newfoundland.’
‘Een les uit onze studie is dan ook dat het echt cruciaal is om de ijsberglocaties mee te nemen in de klimaatmodellen waarmee wij het klimaat voorspellen’, zegt Ziegler. ‘Blijkbaar is het niet alleen nuttig om te weten hoeveel ijsbergen er zijn, maar ook waar ze smelten.’
