Nieuwe geologische methode reconstrueert nauwkeurige zomer- en wintertemperaturen van broeikasklimaat

Een internationaal onderzoeksteam geleid door Dr. Niels de Winter van de Universiteit Utrecht heeft met behulp van een nieuwe methode de maandelijkse temperatuurverschillen in het Krijt (78 miljoen jaar geleden) gereconstrueerd. Deze tijd, de tijd van de dinosauriërs, werd gekenmerkt door hoge CO2-concentraties. ‘Door te weten hoe groot de verschillen tussen zomer en winter waren in warmere periodes in het verleden, kunnen we de modellen verbeteren die ons toekomstige klimaat voorspellen,’ aldus paleoklimatoloog Niels de Winter. Het paper is op 10 juni gepubliceerd in het vakblad Communications Earth & Environment.

Voor deze klimaatreconstructies gebruikten de onderzoekers zeer goed bewaarde fossielen van schelpdieren die 78 miljoen jaar geleden leefden in Zuid Zweden. De schelpen groeiden in de tropisch warme, ondiepe zeeën die Europa in die tijd bedekten. Tijdens hun groei sloegen deze schelpen maandelijkse variaties in hun omgeving en het klimaat op, vergelijkbaar met de ringen van een boom.

Nieuwe methode

Het team van onderzoekers gebruikte voor het eerst de “clumped isotope” methode om klimaatreconstructies te maken. Dr. Martin Ziegler leidt het clumped isotope lab aan de Universiteit Utrecht: “Bij deze methode kijken wij naar hoe specifieke atomen gerangschikt zijn binnen de schelpen. Dit geeft informatie over de temperatuur tijdens het ontstaan van een schelp. Bovendien is de methode gebaseerd op natuurkundige principes en is daarom veel betrouwbaarder.” De Winter, Ziegler en collega’s pasten de nieuwe techniek voor het eerst toe op hele kleine samples van minder dan 100 microgram uit de fossiele schelpen, waardoor het mogelijk wordt om temperatuur veranderingen op maandelijkse tijdsschaal te achterhalen. Zo werd duidelijk dat de watertemperatuur in Zweden ten tijde van deze broeikas-periode schommelde tussen 15°C in de winter tot 27°C in de zomer, ruim 10°C warmer dan vandaag. Samen met collega’s uit Bristol vergeleek het team van onderzoekers de nieuwe reconstructie met simulaties van klimaatmodellen. Het team ontdekte dat de nieuwe reconstructies veel beter aansloten op deze simulaties dan reconstructies met eerdere methoden.

Plankton versus schelpen

De Winter: “Bij eerdere methoden voor klimaatreconstructie werd veel gebruik gemaakt van diepzee sedimenten, die vaak grotendeels uit de skeletjes van plankton bestaan. Maar bij zulke samples weet je nooit precies of je wel de gemiddelde jaartemperatuur meet. Als dat plankton maar een paar maanden oud wordt, of voornamelijk groeit tijdens de jaarlijkse algenbloei in de lente, geven klimaatrecontructies op basis van deze sedimenten een vertekend beeld van het jaarlijks gemiddelde. Met deze nieuwe methode, waar we gebruik maken van fossiele schelpen, hebben we nu een techniek in handen om die andere reconstructies te controleren op zulke seizoenale afwijkingen.”

Nieuwe inzichten

Door het klimaat uit het verleden te reconstrueren kunnen we beter inschatten hoe ons toekomstige klimaat er uit gaat zien. De Winter legt uit: “Voorheen dacht men dat bij een opwarming van het klimaat het verschil tussen de seizoenen zou verminderen, zoals er ook in de tropen minder temperatuurverschil bestaat tussen zomer en winter bestaat. Onze reconstructies en ons klimaatmodel laten juist zien dat de zomertemperatuur net zo snel opwarmt als de wintertemperatuur. Het temperatuurverschil tussen seizoenen blijft dus bestaan.”

Vervolg onderzoek

Door deze reconstructies uit te voeren op verschillende breedtegraden wordt het beeld van het klimaat van toen steeds nauwkeuriger. “Daarom gaan we deze methode toepassen op fossiele schelpen uit het Nederlandse en Belgische kustgebied. Door omstandigheden uit het verleden steeds beter in kaart te brengen hopen we een steeds nauwkeuriger beeld te schetsen wat ons toekomstig klimaat voor ons in petto heeft,” aldus De Winter.