Bijkerk achtergrond Vostok-ice-coreEen gastbijdrage van André Bijkerk.

Het moge genoegzaam bekend zijn dat global warming werd ontdekt door reconstructies van het paleoklimaat met name gedurende het Kwartair. Ga echter niet uit je hoofd leren wat hier allemaal staat, want veel daarvan is achterhaald, hoewel dat niet altijd wordt erkend. Het geeft alleen maar een indruk van de omvang van de opgedane indrukken van het verleden, terwijl de controversiële mammoetsteppe nog niet eens wordt behandeld.

Met name na de kleinste ijstijd van 1945 tot 1974 begon het klimaatonderzoek pas goed, iedereen wilde weten hoe het nu echt zat, wordt het nu een ijstijd of komt er ‘global warming’. Bijzondere aandacht ging uit naar de ijskappen van Groenland en Antarctica waar de jaarlijkse accumulatie van met lucht gevulde sneeuwlagen tot ijs wordt samengeperst, hetgeen een gigantische archiefkasten voor het verleden oplevert.

Lucht uit het verleden kan worden geanalyseerd op het CO2 gehalte en bovendien kan het ijs op samenstelling van de verschillende isotopen worden geanalyseerd, waaruit men meent dat de temperaturen van het verleden konden worden gereconstrueerd (Dansgaard 1964). Mijn formulering laat doorschemeren dat daar kanttekeningen bij kunnen worden gezet en ik voorzie daarover een enorme discussie opkomen maar dat is voor later. Voorlopig beperken we ons tot de eerste, de CO2.

Een beetje klimatofiel zal deze grafiek onmiddellijk herkennen, de analyse van luchtbelletjes in uitgeboorde ijskernen uit Antarctica. Deze heeft miljoenen er van overtuigd dat CO2 het klimaat stuurt, ‘global warming’; hoe eenvoudig kan het zijn?

Bijkerk afbeelding 1 vostok-ice-core-petit-web

Maar het is helemaal niet zo eenvoudig. Een eerste probleem (er komen er later meer) is dat de omzetting van sneeuw naar ijs op de ijskappen geleidelijk aan verloopt en is pas voltooid op zo’n 80-100 meter diepte. Daarboven kan de lucht dus vrijelijk rond bewegen gedurende soms wel honderden tot duizenden jaren en er treden daardoor allerlei complicaties op.

Het zou dan ook zeer wenselijk zijn – zoals altijd – om een tweede, volledig onafhankelijke methode te hebben om CO2 uit het verleden te reconstrueren om te zien of deze overeenkomt met de eerste, de robuustheid check. Dat brengt ons bij de paleaobotanica. Planten zijn gemaakt van water en CO2 (van dat schadelijke spul? Ja echt waar); ze nemen de CO2 op via huidmondjes (stomata) onder aan de bladeren en zetten deze samen met water om in complexe suikers, de zogenaamde fotosynthese. Nu blijkt het dat de hoeveelheid huidmondjes per bladoppervlakte bij sommige soorten variabel kan zijn en het past aan aan de beschikbare hoeveelheid CO2. Wanneer de CO2 concentratie hoger is, zijn er minder huidmondjes nodig en vice versa.

Wanneer je nu exemplaren van een bepaalde plantensoort onder laboratoriumomstandigheden gecontroleerd laat groeien bij verschillende CO2 concentraties, reageren de planten met variatie van de concentratie van stomata. Hierdoor kan het verband worden afgeleid tussen CO2 en de ‘stomata density’. Wanneer je nu fossiele bladeren vind van dezelfde soort kun je uit hun ‘stomata density’ de beschikbare concentratie van CO2 reconstrueren.

Er zijn inmiddels vele van dergelijke studies verschenen. De Universiteit van Utrecht liep daarbij in de voorste gelederen mee (bijv Rieke Wagner, Lenny Kouwenberg). Maar gezien de afwezigheid van referenties daarvan in de diverse ‘Summaries for policymakers’ van het IPCC kan al worden geconcludeerd dat van de resultaten vermoedelijk weinig overtuigingskracht uitgaat voor ‘global warming’. Over het algemeen zien de stomatastudies ten opzichte van de ijskernen, hogere CO2– concentraties maar ook soms kortstondige pieken van uitzonderlijk hoge concentraties CO2.

Recent werd één zo’n piek gerapporteerd door Margret Steinthorsdottir et al 2013. Om een lang verhaal kort te maken, ze vinden in wilgenblaadjes in een Zweeds meer (Hässeldala Port) het navolgende aan CO2 variatie in vergelijking met een recente CO2 –reconstructie van Antarctica (EPICA Dome C):

Bijkerk afbeelding 2

Afgezien het gebrek aan correlatie moet ook nog het bereik in beschouwing worden genomen, dat behoorlijk wordt vertekend door de verschillende schalen. De CO2 uit de ijskernen variëren hier in deze periode ruwweg tussen de 235 en 255 ppmv terwijl de huidmondjes van de wilgenblaadjes de CO2 tussen de 180 en 410 ppmv laten fluctueren. Let ook speciaal op de piek rond 12,8 duizend jaar geleden, die de ijskernen door de vertraging van de ijsvorming niet eens kunnen laten zien. Zo’n piek wordt dan gewoon uitgesmeerd over een langdurige periode. Natuurlijk is dit een tenenkrommend contra–intuïtief resultaat, met name voor ‘global warming’ adepten, dus je moet wel heel stevig in je schoenen staan, wil je dat kunnen verdedigen. Margret Steinhorsdottir is echter voor geen kleintje vervaard. Het sleutelwoord – reeds eerder genoemd – is robuustheid. Zijn er meer stomata resultaten van andere records elders die hetzelfde patroon laten zien? Had Rike Wagner al eerder op een zekere robuustheid van de methode gewezen,

Margret Steinhorsdottir vond maar liefst drie stomataresultaten uit dezelfde periode maar met andere plantensoorten op andere locaties die ruwweg hetzelfde patroon laten zien, (McElwain et al 2002, Rundgren, en Bjorck, 2003 en in mindere mate Beerling et al 1995,). Weliswaar zijn de absolute getallen en chronologie nauwelijks identiek, het patroon lijkt echter veel op elkaar. Bovendien is er over de chronologie in koolstofdatering is nog een hoop te doen in die periode, zelfs zodanig dat feitelijke gelijktijdigheid niet als zodanig had kunnen worden weergegeven. Dit komt door gebruik van verschillende versies van de calibratietabel voor koolstofdatering door de jaren heen (INTCAL98, INTCAL04, INTCAL09 en INTCAL13) en dat hangt weer exact samen met het optreden van zo’n CO2–piek. Ik kan ertoe worden verleid om dat uit de doeken te doen, maar het is een lang verhaal.

Hoe staat het met de robuustheid van de CO2-–concentraties in de ijskernen? In Antarctica valt dat erg mee, maar je moet het niet over Groenland hebben. De CO2 daar leek totaal niet op dat van Antarctica, er waren problemen met kortstondige, aanzienlijke pieken (oh ironie), hogere concentraties en een – wellicht artificiële – toename van concentratie met de diepte. Daarom werd besloten de Groenlandse CO2– data verder niet te gebruiken. Mede gezien eerdergenoemde complicaties voor de ijskernen lijken er dus weinig objectief wetenschappelijke argumenten voorhanden om de – alleen regionaal robuuste – ijskerndata een grotere waarde toe te kennen dan de –meer algemeen robuuste – stomataresultaten. En dat betekent dat de correlatie tussen gereconstrueerde temperaturen en CO2 ineens een heel stuk zwakker is geworden.

Ik wilde nu enige speculaties weer gaan geven over de oorzaak van die CO2-piek maar ik zie dat dit blog – althans qua informatielast – veel te lang aan het worden is en bovendien dat is weer een heel lang verhaal, zo mogelijk nog rijker aan informatie. Dat dan maar voor een volgende keer.

Niet gelinkte referenties

Beerling, D.J., Birks, H.H., Woodward, F.I., 1995. Rapid late-glacial atmospheric CO2 changes reconstructed from the stomatal density record of fossil leaves. J. Quat. Sci. 10, 379e384.

McElwain, J.C., Mayle, F.E., Beerling, D.J., 2002. Stomatal evidence for a decline in atmospheric CO2 concentration during the Younger Dryas stadial: a comparison with Antarctic ice core records. J. Quat. Sci. 17, 21e29

Rundgren, M., Bjorck, S., 2003. Late-glacial and early Holocene variations in atmospheric CO2 concentration indicated by high-resolution stomatal index data. Earth Planet. Sci. Lett. 213, 191e204

Aldus André Bijkerk.

Voor mijn eerdere bijdragen over klimaat en aanverwante zaken zie hierhier, hier, hier en hier.