Nieuwe studie ontrafelt klimaatmysterie en geeft inzicht in hoe onze planeet in de toekomst kan veranderen

Smeltende ijsbergen sleutel tot ontstaan ijstijden

Aardwetenschappers hebben de 'missing link' gevonden in het proces dat leidt tot een ijstijd. Smeltende ijsbergen afkomstig vanuit Antarctica zijn de sleutel, zegt een internationaal team van wetenschappers. Onder hen zijn ook de aardwetenschappers Martin Ziegler (Universiteit Utrecht) en Jeroen van der Lubbe (Vrije Universiteit Amsterdam). De ijsbergen lokken een reeks aan kettingreacties uit die de aarde in een langdurige periode van koude temperaturen dompelen. De monsters waarop deze studie is gebaseerd zijn verzameld door het International Ocean Discovery Program (IODP) en hun bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in Nature. "Het was al wel duidelijk hoe de aarde uit een ijstijd tevoorschijn komt. Onze resultaten geven ons nu eindelijk ook aanwijzingen over hoe een ijstijd in gang wordt gezet", legt Ziegler uit.

IJsberg
Foto: IODP Expeditie

Het was al langer bekend dat de cycli van ijstijden gerelateerd zijn aan periodieke veranderingen in de baan van de aarde om de zon. Die veranderingen beïnvloeden de hoeveelheid zonnestraling die het aardoppervlak bereikt. Tot nu toe was het echter niet duidelijk hoe kleine variaties in zonne-energie zulke dramatische veranderingen in het klimaat op aarde kunnen veroorzaken.

Tekst loopt door onder afbeelding

Onderzoeksschip de JOIDES Resolution in de haven van Amsterdam
Het IODP verzamelde monsters met het onderzoeksschip de JOIDES Resolution, hier in de haven van Amsterdam. Foto: Science Media

Verschuiving van zoet water

In hun studie leggen de onderzoekers uit dat, wanneer de baan van de aarde rond de zon aan de juiste voorwaarden voldoet, ijsbergen steeds verder weg van Antarctica beginnen te smelten. Daarmee stromen er enorme hoeveelheden zoet water van de Zuidelijke Oceaan naar de Atlantische Oceaan. Naarmate de Zuidelijke Oceaan daardoor zouter wordt en de Noord-Atlantische Oceaan zoeter, ontstaan er drastische veranderingen in de grootschalige circulatiepatronen die de oceanen kenmerken. Daarmee wordt er ook CO2 aan de atmosfeer onttrokken, met een vermindering van het broeikaseffect als gevolgd. Dat veroorzaakt dan weer een ijstijd. In de afgelopen 3 miljoen jaar is dat regelmatig voorgekomen. Op dit moment bevindt de aarde zich in een interglaciale periode, waarin het warmer is.

Verstoring van het natuurlijke ritme

De onderzoekers wijzen op een verstoring van het natuurlijke ritme van de ijstijdencyclus. Veroorzaker is de mondiale opwarming als gevolg van de CO2-uitstoot door de mens. De hedendaagse hoge CO2-concentraties maken het ontstaan van een nieuwe ijstijd onmogelijk, ook bij een ‘gunstige’ aardbaan.

Tekst loopt door onder afbeelding

 

Boorwerkzaamheden aan boord van de JOIDES Resolution
Boorwerkzaamheden aan boord van de JOIDES Resolution: onderzoekers nemen boorkernen uit de oceaanbodem. Foto: Lucas Lourens

Reconstructie van het verleden

De wetenschappers gebruikten diverse technieken voor het reconstrueren van de klimatologische omstandigheden in het verleden. Eén daarvan was het identificeren van kleine fragmenten van Antarctisch gesteente dat in open zee is afgezet door de smeltende ijsbergen. Het lijkt erop dat deze afzettingen op consistente wijze vooruitliepen op veranderingen in de diepe oceaancirculatie. Dat maakten de onderzoekers op uit de chemie van kleine diepzeefossielen genaamd foraminifera.

Tekst loopt door onder afbeelding

Onderzoek aan de boorkernen
De boorkernen worden eerst in de lengte gehalveerd en dan verder bemonsterd. Foto: Ian Hall

Het belang van het begrijpen van ijsbergtrajecten

Het team gebruikte ook nieuwe klimaatmodelsimulaties om hun hypothese te testen, waarbij ze ontdekten dat enorme hoeveelheden zoet water door de ijsbergen konden worden verplaatst. Volgens prof. Ian Hall (Universiteit van Cardiff), een van de co-auteurs van het artikel, kunnen de onderzoeksresultaten worden gebruikt om te begrijpen hoe ons klimaat in de toekomst kan reageren op de klimaatverandering zoals die door de mens in gang is gezet. "We zien al dat het Antarctische continent steeds meer massa verliest en dat er steeds meer ijsbergen drijven in de Zuidpoolzee, als gevolg van de mondiale opwarming die gepaard gaat met de huidige uitstoot van broeikasgassen door de mens. Daarmee benadrukt onze studie het belang van het begrijpen van ijsbergtrajecten en smeltpatronen. Die dragen bij aan het ontwikkelen van betrouwbare voorspellingen van hun toekomstige impact op de oceaancirculatie en het klimaat," aldus Hall.

Artikel

Aidan Starr, Ian R. Hall, Stephen Barker, Thomas Rackow, Xu Zhang, Sidney R. Hemming, H. J. L. van der Lubbe, Gregor Knorr, Melissa A. Berke, Grant R. Bigg, Alejandra Cartagena-Sierra, Francisco J. Jiménez-Espejo, Xun Gong, Jens Gruetzner, Nambiyathodi Lathika, Leah J. LeVay, Rebecca S. Robinson, Martin Ziegler & Expedition 361 Science Party, ‘Antarctic icebergs reorganize ocean circulation during Pleistocene glacials’, Nature January 14, 2021,  https://www.nature.com/articles/s41586-020-03094-7