De snelheid waarmee de CO₂-concentratie en de temperatuur momenteel stijgen zijn ongeëvenaard; klimaatveranderingen uit het verleden verliepen bijna altijd veel langzamer dan de huidige. Tot slot vindt de huidige opwarming wereldwijd plaats, zoals Geert Jan van Oldenborgh van het KNMI eerder in deze serie liet zien. Dat is een verschil met natuurlijke klimaatfluctuaties uit de afgelopen eeuwen, die vaak alleen regionaal speelden; op de ene plek warmde het op, terwijl het elders afkoelde.
Ook is duidelijk dat de klimaatveranderingen in het verleden wel degelijk groot effect hadden. Niet alleen op het uiterlijk van de planeet, maar ook op het leven. In perioden waarin de CO₂-concentratie door natuurlijke oorzaken langzaam steeg, smolten bijvoorbeeld ijskappen en steeg de zeespiegel. En ook toen werd het weer extremer, met grote droogten of overstromingen. Dat had grote gevolgen voor het leven op aarde. Veel soorten trokken weg of stierven uit. Net als wat er nu gebeurt dus. Het feit dat er in het verleden vergelijkbare klimaatveranderingen waren, wil dus niet zeggen dat klimaatverandering geen effect op ons zal hebben.
Voor mij als onderzoeker is er één klimaatverandering uit het verleden die me het meest fascineert. Je zou het m'n favoriete stukje aardgeschiedenis kunnen noemen: 56 miljoen jaar geleden - op de grens tussen de geologische tijdperken paleoceen en eoceen - was er een scherpe klimaatverandering, die overeenkomsten vertoont met de huidige opwarming.
Het fossiel van een tropische alg (Apectodinium augustum) die Appy Sluijs tijdens zijn onderzoek vond in bodemafzettingen van de Noordelijke IJszee. Het fossiel is 56 miljoen jaar oud - de grens tussen het paleoceen en het eoceen. (Foto: Appy Sluijs)
Het was in de voorliggende periode al warm op aarde - de CO₂-concentratie was hoger dan vandaag de dag - en toen kwam daar in een periode van enkele duizenden jaren nog zo'n 5 graden bovenop. Hoewel de huidige klimaatverandering nog aanzienlijk sneller gaat, is dat voor geologische begrippen ontzettend snel.
De oorzaak van die snelle opwarming? Mogelijk een enorme eruptie van methaan uit de zeebodem - een krachtig broeikasgas. Dat vrijkomen van methaan duurde enkele duizenden jaren. Ter vergelijking: wij stoten momenteel per jaar tien keer zo veel broeikasgassen uit als de zeebodem toentertijd.
Het gevolg? Er groeiden toen palmen en mangroves langs de randen van de Noordelijke IJszee. Het vroor dus ook nooit op de Noordpool. Omdat het zeewater door de opwarming uitzette en het kleine beetje ijs dat er toen op Antarctica lag wegsmolt, steeg de zeespiegel. Die stond ten minste 60 meter hoger dan nu. Sommige soorten stierven uit, maar voor andere was het een kans; fossielen tonen een sterke evolutie van primaten, waartoe wij ook behoren, die andere soorten vervingen. Wij waren er dus niet geweest zonder dit hitterecord.
Een fossiel van een blad uit het warme eoceen in het Noordpoolgebied (Spitsbergen). (Foto: poolonderzoeker Marc Cornelissen)
Hoe weten we dit eigenlijk?
Metingen van de temperatuur met behulp van thermometers laten ons goed zien wat er de afgelopen eeuw met het klimaat is gebeurd. Maar ze gaan niet ver genoeg terug om te kunnen zien wat er in het verdere verleden gebeurde. Dat moeten we dus op andere manieren herleiden: temperatuurreconstructies. Dat doen we bijvoorbeeld met boringen in duizenden jaren oude ijskappen.
Die kilometersdikke ijsmassa's bestaan uit laagjes samengeperste sneeuw. Daarom zitten in dat ijs nog steeds piepkleine luchtbelletjes gevangen. Door die luchtbelletjes te analyseren, kunnen we de CO₂-concentratie van de vroegere lucht meten - tot meer dan een miljoen jaar terug.
Om nog verder terug te gaan, en bijvoorbeeld het eoceen te bestuderen, maken we gebruik van laagjes die op de bodem van oceanen zijn afgezet. Daarin vinden we fossielen van eencelligen en moleculen die afkomstig zijn van allerlei verschillende organismen. Omdat het ene organisme van warmer water houdt dan het andere, kunnen we aan de hand van die fossielen iets zeggen over variaties in de vroegere zeewatertemperatuur.
Maar tegenwoordig meten we vooral de chemische samenstelling van de fossielen. Bij hogere temperatuur verandert de precieze chemische samenstelling van kalkskeletjes die door organismen in zeewater worden gemaakt. De chemische samenstelling van een fossiel kalkskeletje uit het sediment is dus een maat voor de temperatuur van het zeewater waarin het ooit werd gemaakt. Daardoor kunnen we nu ook echt zeggen hoe warm het zeewater in het verleden precies was.
Door zulk onderzoek weten we bijvoorbeeld dat de mondiale temperatuur de afgelopen tienduizend jaar mondiaal gemiddeld bijna niet heeft gevarieerd. Regionaal ligt dit anders. In Engeland en Groenland was het in delen van de middeleeuwen flink warm. Dat kwam doordat er door de Atlantische Golfstroom toen meer warmte uit de tropen werd aangevoerd. Maar op andere plekken was het in dezelfde periode toen juist kouder.
Klimaatschommelingen uit het relatief recente aardse verleden waren dus vooral lokale fenomenen - zonder veel invloed op de wereldgemiddelde temperatuur. Het is dus echt bijzonder dat de temperatuur wereldwijd gemiddeld met 1 graad gestegen is in de afgelopen eeuw.