Een bijdrage van André Bijkerk.
Ik had hier in de discussie beloofd om eens een blogje aan de ijstijden te wijden. Ik realiseer me dat dit echter een verhaal is dat gemakkelijk meerdere boekdelen kan vullen. Zoveel ruimte is er niet en bovendien schrijven we niet voor specialisten maar voor de algemene lezers. Er zijn dus meerdere delen nodig. In kort komt het er hier op neer: de vigerende ijstijden theorieën – de bron van de AGW hype – kloppen niet. Het verhaal zit anders in elkaar. We volgen echter de wetenschappelijke methode, we tonen aan waar de zaak scheef zit en waarom en daarna geven we een nieuwe hypothese, die meer vraagstukken verklaart en die waar kan zijn, zolang ze niet wordt weerlegd. In dit eerste deel beginnen we het sloperswerk.
Wellicht herinneren we ons Al Gore’s ongemakkelijke waarheid waarin hij met een hoogwerker in de weer was om temperaturen en CO2 niveaus van de laatste ijstijden met nu te vergelijken, heel laag en heel hoog.
We hadden echter die mammoet die roet in het eten gooide. Er klopt iets niet. Nu kun je wel plaatjes schetsen van zich vermoeid voortzeulende langharige dikhuiden op de ijskappen in de priemende sneeuwjachten, op de hielen gezeten door roedels hongerige wolven, maar ze hadden wel boterbloemetjes en dergelijke in hun maag (Van Geel et al 2008). Dat was het uitgangspunt zo’n 15 jaar geleden. Er klopte iets niet.
Als je dus wilt uitzoeken hoe de zaak dan wel elkaar steekt, moet je je realiseren dat je eerst moet afbreken voordat je kunt herbouwen. Die rotte balken moeten eruit, uit het fundament van de ijstijden theorie. Dit is natuurlijk essentieel anders dan de benadering van een gemiddelde paleoklimatoloog. Hij bestudeert het werk van zijn peers en borduurt daarop voort, zonder zich wezenlijk af te vragen of dit wel de goede weg is. Van boterbloemetjes in mammoetmagen heeft hij nog nooit gehoord, dat zijn maar ‘sprookjes’. Zijn roeping is meestal om te bewijzen dat AGW waar is en dan kun je dat soort ‘onzin’ niet gebruiken.
Maar als je wilt weten hoe het wel in elkaar steekt dan moet je je eigen eenzame weg gaan. Wat is er toch fout met die ijstijden? Die temperaturen die ze hebben berekend uit de ijskernen? Zit het soms daarin? Ja, maar dat is een ingewikkeld verhaal, dat echter wel moet worden verteld. Het verhaal van de proxy.
Een proxy is iets waarmee je iets plaatsvervangend meet. Als je wilt weten hoe warm het is, heb je een thermometer nodig. Heb je die niet dan gebruik je een proxy: je gevoel bijvoorbeeld, dat vertelt je dat het best wel warm is of vinnig koud maar misschien met een lekker warm zonnetje. Maar dat gevoel is ook aan andere grootheden onderhevig, kleding, vochtigheid, wind, zon, persoonlijke voorkeuren etc. Dit nu, is het probleem van de isotopen proxy van de ijskernen van Antarctica. Het wordt nu een beetje technisch en je mag het volgende stuk ook wel overslaan tot de conclusies.
De atomen van elementen komen voor in verschillende vormen, isotopen genaamd. De kern bevat positief geladen protonen en het aantal daarvan bepaalt welk element het betreft. Zo heeft waterstof (H) één proton en zuurstof (O) acht protonen in de kern. Neutronen zijn neutrale kerndeeltjes maar hun aantal kan verschillend zijn. Waterstof komt meestal zonder neutronen maar sommige hebben er wel één. We duiden dat aan met deuterium (D of 2H) De meeste zuurstofatomen hebben acht neutronen in de kern waarmee de telling samen met acht protonen op 16 kerndeeltjes komt: 16O. Sommige, zo’n één op de vijfhonderd, hebben echter 10 neutronen en heten bijgevolg de isotoop18O. De 18 van 8 protonen en 10 neutronen. Watermoleculen, H2O, hebben dus verschillende massa’s al naar gelang het aantal kerndeeltjes in de atomen. Al het water heeft dezelfde chemische eigenschappen, maar door het verschil in gewicht van de verschillende isotopen hebben ze verschillende natuurkundige eigenschappen zoals mate van verdamping en condensatie, en temperaturen voor koken en bevriezen. Die eigenschap nu wordt gebruikt om de temperaturen te schatten.
Bij overgang van damp naar waterdruppels in de wolken boven de oceanen gaan zware isotopen het eerst en meer zo, naarmate het kouder is. Op hun weg naar de ijskappen regenen die wolken langzaam uit, zo verdwijnen de zware isotopen het eerst als neerslag, waardoor de achterblijvende waterdamp daardoor relatief meer lichte isotopen bevat. Zo wordt de regen dan wel sneeuw steeds lichter qua isotopen naarmate ze dichterbij de poolkappen komen (Rayleigh effect) en dus ook sneller nog lichter naarmate het kouder is. Eenmaal aangekomen betekent dat dan ook: Hoe kouder, hoe geringer de verhouding van het aantal resterende zware isotopen en dat is de isotopen thermometer van de ijskernen.
Hoe kouder, hoe lichter; zeker, maar betekent dat ook: hoe lichter, hoe kouder? Daar zit hem het essentiële probleem. Dat is de drogreden van de bevestiging van de oorzaak: Als het regent zijn de straten nat, de straten zijn nat dus regent het. De eerste ontdekker van dit mechanisme, Willie Dansgaard, was zich daar wel van bewust (Dansgaard 1964). Hij realiseerde zich dat de meting in essentie de temperatuur van de wolken betrof die niet noodzakelijk dezelfde is als de temperatuur van het aardoppervlak. Ook zou variatie in de padlengte van de wolk van oceaan naar de polen, tot variatie leiden in de isotopen verhouding. Een aantal studies volgden dan, zoals Cuffey et al 1995 en Jouzel et al 1997 waarin de onderzoekers zich er steeds meer van overtuigden dat het wel goed zat met de omkering van de redenering.
Maar die boterbloemen in de mammoetmagen dan? Alle onderzoekers hadden in de praktijk één element gemist of althans behoorlijk onderschat. Ja, de isotopen verhoudingen betreffen de temperatuur van de wolk. Maar die heeft maar zijdelings te maken met de temperatuur van het wateroppervlak maar alles met de luchtvochtigheid. Hoe vochtiger het is, hoe eerder condensatie begint bij afkoeling en hoe warmer de wolk is. De isotopen in de ijskernen meten dus niet de temperatuur van het oppervlak, maar de luchtvochtigheid. Nu is er wel een relatie tussen temperatuur en luchtvochtigheid maar deze is gecompliceerd en hangt sterk van de wind af. Als windpatronen en luchtvochtigheid dus veranderen kunnen deze tot forse isotopenveranderingen leiden in de ijskernen, zonder dat er daarbij noodzakelijkerwijs temperatuursveranderingen hoeven op te treden. En zo kan het dat poolonderzoekers gigantische temperatuurswisselingen denken te zien, gelijktijdig, in een extreme hoge correlatie, met veranderingen in sneeuwval zoals Richard Alley hieronder maar in feite zien ze twee keer hetzelfde. Luchtvochtigheid en luchtvochtigheid.
Wanneer je je dat realiseert dan hoef je de periode van 17,5 duizend jaar tot 14,5 duizend jaar geleden niet langer meer het “Mystery interval” te noemen omdat overal opwarming werd gesignaleerd (Denton et al 2006), behalve in de ijskernen zoals hierboven. Een schijnbare onmogelijkheid maar het was gewoon warmer, alleen ook droger en dat is precies wat de ijskernen laten zien. Non calor sed umor!
Conclusie
De isotopen in de ijskernen meten de luchtvochtigheid en niet de temperatuur en beide hebben geen één op één relatie. Om de ijstijden te bestuderen en te verklaren hebben we dus niet zoveel aan de ijskernen van Antarctica als we dachten. De eerste van de rotte balken uit de fundamenten van het ijstijdenbouwwerk verwijderd. Overigens verandert met de betrouwbaarheid van de paleothermometer ook de betekenis van de correlatie van CO2 met deze isotopen. We moeten ons denkraam vergroten en meer proxies voor temperatuur overleggen zoals bijvoorbeeld boterbloempjes in mammoetmagen. Daarover een volgende keer.
Referenties
Alley, R.B. 2000. The Younger Dryas cold interval as viewed from central Greenland. Quaternary Science Reviews 19: 213-226.
Cuffey, K. M.; Clow, G. D.; Alley, R. B.; Stuiver, M.; Waddington, E. D.; Saltus, R. W. 1995, Large arctic temperature change at the Wisconsin-Holocene glacial transition Science, 270: 455 – 458
Dansgaard W 1964 Stable isotopes in precipitation, Tellus, Volume 16, Issue 4, pages 436–468, November 1964
Denton, G.H. Broecker, W.S. Alley R.B. 2006 The mystery interval 17.5 to 14.5 kyrs ago, PAGES News, Vol.14, N°2, August
Van Geel, B. et al 2008 The ecological implications of a Yakutian mammoth’s last meal, Quaternary Research 69 361–376
Jouzel, J. Alley, R.B. Cuffey, K.M. Dansgaard, W. Grootes, P. Hoffmann, G. Johnsen, S.J. Koster, R.D. Peel, D. Shuman, C.A., Stievenard, M. Stuiver, M. White, J, 1997. Validity of the Temperature Reconstruction from Water Isotopes in Ice Cores; Journal of Geophysical Research Vol 102, No C12 pp 26,471-26,487, November 30
André
Bedankt voor deze duidelijke uitleg.
Kijk je naar het verhaal over de versterkende werking van waterdamp kun je dan een link leggen met het gestelde hierboven?
Uiteindelijk beoog ik aan te tonen dat het paleoklimaat uit het late Pleistoceen wel degelijk strak door de variatie van zonne-instraling wordt gestuurd, maar dat deze heel anders is dan de CO2/isotopen cycli in de ijskernen en de sedimentkernen uit de oceanen (de tweede rotte balk die we nog gaan slechten). De CO2 en al dan niet versterkende of verzwakkende waterdamp/bewolking speelt daarin geen rol.
Ik sluit me aan bij Hugo. Dank, André.
Mammoeten worden vaak afgebeeld in de sneeuw. Olifanten eten al 150 tot 170 kg per dag om in leven te blijven.
Waar haalden die mammoeten hun eten (waarschijnlijk een beetje meer dan voor een olifant) vandaan?
Nu waren die laatste mammoeten wel een stuk kleiner dan de huidige olifanten, maar toch, de vondst van bepaalde schimmels duiden op grote populaties. En ze aten echt boterbloemen: cbc.ca/news/technology/woolly-mammoth-diet-mystery-solved-by-dna-analysis-1.2524015
Die boterbloem is volgens het artikel waarschijnlijk Ranunculus nivalis. Hierover:
“…the snow buttercup,[1] is a species of plant in the family Ranunculaceae. It displays prevalent heliotropism, thus gaining an advantage in its harsh, cold environment through capturing more solar energy by following the sun.”
Een toendraplant dus.
Nog even het vervolg op het citaat van Zazula (André Bijkerk)
… The ice age Arctic was very cold and dry and probably dusty – extremely different from today’s swampy tundra, Zazula said. It was far more like mountaintop environments where small flowering plants thrive today.
Een maaginhoud geeft slechts aan wat de vegetatie was bij het invallen van de winter. Dat de winterinval heftig kan zijn, zelfs tegenwoordig nog, tonen beelden van ingesneeuwde auto’s.
http://www.darkroastedblend.com/2011/02/cars-vs-snow.html
Misschien ook nog even Van Geel et al 2008 lezen (studie achter de link in de tekst), met in de conclusie:
Vergelijk dat eens met het huidige klimaat van dat gebied: en.wikipedia.org/wiki/Sakha_Republic#Climate