Kroniek 2: De aarde als complex systeem – ons verdronken land

JAN VAN ARKEL*

.

De opkomende klimaatwetenschap had in de jaren ’80 van de vorige eeuw een schreeuwend gebrek aan gegevens. Men begon daarom, als nooit tevoren, de veranderingen in kaart te brengen die de aarde in het verleden had ondergaan. Groeiringen (of jaarringen) van bomen, koraalriffen en sedimenten werden onderzocht. Men keek op alle plaatsen waar zich gedurende millennia lagen hadden gevormd. Dat ging het best bij ijsboringen. Drieduizend meter dik ijs op Groenland leverde een overzicht van de afgelopen 100.000 jaar op. Op Antarctica kwam men in 1999, in het zogeheten Vostok-onderzoek, tot een periode van 420.000 jaar, en later werd dit zelfs 800.000 jaar.*

Figuur 2.1: Het historisch CO2-gehalte tot 400.000 jaar terug.

Men vond voor deze periode iets opmerkelijks: het CO2-gehalte van de atmosfeer ging in een zich herhalend patroon op en neer tussen de 180 delen per miljoen (ppm) als ondergrens en 280 ppm als bovengrens (met een uitschieter naar 300 ppm, maar nooit hoger). Aan de onderkant heersten de ijstijden, aan de bovenkant had je de interglacialen. Om het verschil te maken tussen ijstijden en interglacialen was niet meer 100 ppm nodig (280 minus 180)! Het was een vast patroon. En zo’n patroon was er ook voor het veel sterkere broeikasgas methaan (CH4). Het methaangehalte van de atmosfeer bewoog tussen 0,32 à 0,35 ppm aan de onderkant en 0,65 à 0,77 ppm aan de bovenkant. (We komen over methaan nog te spreken in aflevering 10 en 11.)*

Het onderzoeksteam dat hiermee kwam, stond onder leiding van Will Steffen. Hij schreef dat: ‘geen onderzoeksresultaat meer intrigeert dan het ritmisch ademen van de planeet, dat onthuld wordt door de gegevens uit het Vostok-onderzoek. Het biedt een fascinerend zicht op de stofwisseling van de aarde gedurende honderdduizenden jaren.’

In een geologisch verder verleden zijn er wel veel grotere afwijkingen in het CO2-gehalte geweest, bijvoorbeeld ten gevolge van supervulkaanuitbarstingen. De temperatuur steeg dan wel met 5-9 graden Celsius en de aarde had honderdduizenden jaren nodig om weer naar de oude toestand terug te keren.

Dit alles is van belang omdat we er nu al 130 ppm extra bovenop hebben gedaan. Het CO2-gehalte zit intussen op 410 ppm, en het verschil tussen 410 en 280 ppm is al veel groter dan het verschil tussen 280 en 180 ppm (nog afgezien van dat 417 ppm gewoon abnormaal hoog is). Het verschil tussen nu en vroeger is bij methaan (relatief) nog erger.

Wat gaat de aarde hiermee doen?

.

Laten we nu eens naar een tweede grafiek kijken, die van de temperatuur over de laatste honderdduizend jaar. Dan vallen twee dingen op: de meeste tijd ging de temperatuur als een jojo op en neer èn de laatste 11.500 jaar (het Holoceen) houdt de Aarde star vast aan een gelijkblijvende temperatuur op een beduidend hoger niveau dan ervoor. De temperatuur varieerde in het tijdvak van het Holoceen met niet meer dan één graad Celsius.*

Figuur 2.2: De gemiddelde temperatuur op Groenland over de afgelopen 100.000 jaar.

De extreme temperatuurvariatie van de tijd voor het Holoceen maakte het de mens onmogelijk zich vast te vestigen. Er was geen stabiel en voorspelbaar klimaat, wat nou juist een voorwaarde is voor het bedrijven van landbouw. Dus trokken onze voorouders rond en kenden ze steeds opnieuw tegenspoed. Zodra 11.500 jaar geleden die klimatologisch wel stabiele periode aanbrak, werd meteen op meerdere plaatsen op aarde de landbouw ‘uitgevonden’.* Bedenk wel dat zelfs die ene graad, die de gemiddelde temperatuur in het Holoceen op en neer ging, de mens nog veel ellende bracht. Droogten, hongersnoden, orkanen, hittegolven en uitbarstingen van koude brachten talloze doden met zich mee. Maar al met al zijn we in het Holoceen gezegend geweest met een uitzonderlijk stabiel en gunstig klimaat.

Er was nog iets opmerkelijks. In de oprisping van 14.500 jaar geleden steeg de temperatuur van de Atlantische Oceaan plotseling met gemiddeld 5 graden Celsius, terwijl op Groenland de stijging wel 20 graden was. En binnen tweeduizend jaar kelderden de temperaturen weer, met een nieuwe periode van bevriezing als gevolg. Maar 11.500 jaar geleden veranderde het dus en begon het kenmerkende Holoceenklimaat te heersen.

Hoe snel ging dat, die overgang naar ‘ons’ klimaat?

In enkele decennia, denkt men nu. In geologische termen is dat van het ene op het andere moment. Misschien gebeurde het wel in het bestek van enkele jaren. De wetenschappers hadden altijd gedacht dat klimaatverandering geleidelijk ging, beetje bij beetje, eerder over de duur van millennia, desnoods van eeuwen. Ze kwamen er nu achter dat het in een mensenleven kon gebeuren.*

De neiging van het klimaat om in een mum van tijd om te slaan was een van de meest verrassende uitkomsten van het historische aarde-onderzoek.

Kantelpunten, de wetenschappers die Fred Pearce in 2006 interviewde voor zijn boek De laatste generatie, waren er vol van.

De gerenommeerde wetenschapsjournalist Fred Pearce verbaasde zich over wat klimaatwetenschappers hem in 2006 vertelden: ‘Hoe meer we over het klimaatsysteem ontdekken, des te onbestendiger blijkt het te zijn. Hoe meer er bekend wordt, des te enger wordt het. Hoe komt dat? Omdat we ingrijpen in de meest fundamentele processen die de aarde leefbaar maken.’

Milieukundigen zeggen vaak: voorzichtig, het milieu is zo kwetsbaar! Deze wetenschappers zeiden dat de waarheid onrustbarender is. De natuur is sterk en maakt zich klaar voor een rake klap terug. De geschiedenis van het klimaat van onze planeet toont dat geleidelijke verandering niet de normale gang van zaken is. Onder druk schiet de slinger door, soms letterlijk op slag.

Ruim elfduizend jaar is het klimaat stabiel geweest. Opvallend stabiel. Honderden generaties hebben daarvan geprofiteerd. We hebben onze maatschappij gebouwd op basis van deze zekerheden. Maar dit moet een keer afgelopen zijn. En nu lijken we het einde ervan zelf uit te lokken.

Pearce hoorde er voor het eerst over op een conferentie bij het Britse KNMI.* Het ging over ‘gevaarlijke klimaatverandering’ en hoe die te voorkomen. De wetenschappers kwamen uit alle delen van de wereld. ‘Het was verbazingwekkend ze te horen. In plaats van neutrale wetenschappelijke taal te bezigen, begonnen ze te praten over omslagpunten, versterkende terugkoppeling en ‘snelle niet-lineaire verandering’.

Chris Rapley, directeur van het Britse Antarctica Onderzoek, had het over ‘klimaatmonsters’ die op datzelfde moment werden opgeroepen. Als we al dachten dat klimaatverandering slecht was, dan suggereerden de nieuwe gegevens dat het nog veel erger kon worden.

En had Pearce dat goed gezien? De grafiek verscheen maar een paar seconden op het scherm. Voorspelde James Murphy bij een verdubbeling van het kooldioxidegehalte geen temperatuurstijging van 1,5-4,5 graden Celsius (zoals tot dan toe gebruikelijk), maar van 6, 8 of misschien wel 10 graden?

Bij zo’n voorspelling hoort gewoonlijk een klokcurve met op het hoogste punt in het midden de temperatuurstijging waarop de meeste kans is; tussen 1,5 en 4,5 graden Celsius is dat dus 3 graden stijging. De grafiek van Murphy was niet klokvormig maar erg scheef en in de lange ‘staart’ zaten mogelijke temperatuurstijgingen tot zelfs wel 12 graden Celsius. De kans op een stijging van 6 graden of veel meer was misschien niet zo groot, maar wel reëel.

Later dat jaar zei Jim Hansen, de topklimatoloog van George Bush die voor NASA werkte: ‘We staan voor de afgrond van klimatologische omslagpunten, waarna er geen weg terug is.’

Hoeveel tijd hebben we nog?

.

‘Hoeveel tijd hebben we nog?’ was de vraag in 2006.

Glaciologen die de ijsmassa’s van de wereld bestuderen waren eraan gewend dat alles langzaam gaat, heel langzaam. Glaciaal betekent letterlijk langzaam. Maar de onderzoekers op de genoemde conferentie vertelden van dramatische gebeurtenissen op Groenland en Antarctica. Ze ontdekten enorme riviersystemen van water ónder de ijskappen. Het water komt van het smeltende oppervlak.

‘Het duurt niet lang meer,’ zeiden ze, ‘of de ijspakken destabiliseren en dan kunnen we de zeespiegelstijging in meters meten, in plaats van in centimeters.’

Richard Alley van de Penn State University zei: ‘We dachten dat het tienduizend jaar kost om dooi van het oppervlak van de ijskap tot de bodem te laten doordringen. Nu weten we dat het een oogwenk is.’ Hij meende dat letterlijk, zei hij. Zo snel zal dat gaan.

De conventionele kijk was dat ijskappen erg stabiel zijn. Als de aarde opwarmt, zullen ze vermoedelijk smelten, maar zeer langzaam, zoals bij een ijsblokje. (De foto bij aflevering 3.) De warmte werkt dan geleidelijk van het oppervlak naar de bodem, steeds met een nieuw laagje. Zodat Nederland duizenden jaren de tijd heeft zich terug te trekken op hogere gronden.

Figuur 2.3: De ijskap en de gletsjers van Groenland (vanwege de ruimte op zijn kant weergegeven; het pijltje met de N geeft de noordkant aan).

Langzaam smelten was het gangbare beeld.

Het is fout. De glaciologen vergaten de spleten. Scheuren in het ijs. En zoals Alley zei: ‘Scheuren maken het verschil.’ In het echt ontstaan er aan de oppervlakte van het ijs meren. (Zie de foto bij deze aflevering.) Soms zijn die zo groot dat de onderzoekers er op kunnen zeilen (als ze hun boot tenminste meebrengen). Die meren lopen plotseling leeg in de scheuren. Er zijn enorme watervallen in het ijs. In tien seconden kan het water recht omlaag naar de onderkant van de ijskap stromen.

En daar smeert het de naad tussen ijs en rotsbodem. De hele ijskap wordt opgetild en drijft naar de oceaan.

Wetenschappers hebben gemeten hoe op Groenland, binnen enkele uren, het enorme pak ijs – het is tot drie kilometer dik – letterlijk omhoog rees, drijvend op water eronder. Aan de kust breekt de ene na de andere ijsberg af (de foto bij aflevering 2). Dat is waarschijnlijk de oorzaak van de verdubbeling in de zeespiegelstijging van de laatste twintig jaar tot ruim 3 millimeter per jaar.

David Wallace-Wells geeft ons de nieuwste getallen.* In 2018 ging het smelten aan de Zuidpool drie keer zo snel als in 2013. Tussen 1992 en 1997 smolt daar gemiddeld 49 miljard ton ijs per jaar. Tussen 2012 en 2017 was het 219 miljard ton ijs per jaar. Na het instabiele West-Antarctica, krimpen nu ook in Oost-Antarctica twee gletsjers, (nu nog) met 18 miljard ton ijs per jaar. Dat gebeurt dus in een gebied dat als stabiel werd beschouwd. Zie figuur 6 en 7 bij aflevering 12.

En op Groenland krimpt de ijskap nu met bijna een miljard ton per dag!

De zeespiegelstijging kan vertienvoudigen, voorspelde Jim Hansen al, als Groenland destabiliseert.

.

Klimaatverandering gebeurt bijna altijd bruut en furieus. Kijk eens naar die gebeurtenissen van 14.500 jaar geleden. De gemiddelde temperatuur steeg toen op het Noordelijk Halfrond in één decennium met 16 graden Celsius – in tien jaar tijd, misschien zelfs nog veel korter. De zeespiegel steeg daarop in 400 jaar met 20 meter, gemiddeld 20 keer zo snel als nu. Het kan dus gebeuren, want toen gebeurde het.

Hoe kwam dat? Het begon met heel kleine wijzigingen in de baan van de aarde. Maar het werd drastisch en abrupt door de plotselinge uitwisseling van CO2-gas tussen de atmosfeer en natuurlijke reservoirs zoals de regenwouden en de oceanen.

Het was een geheel natuurlijke gebeurtenis die niets met mensen van doen had.

Maar nu zitten wij wel aan de knoppen en zijn wíj bezig omslagpunten te prikkelen die de huidige opwarming zullen versnellen. (Hier gaat het over het jaar 2006. Elders op www.eco.nl gaan we een overzicht van alle omslagpunten plaatsen.

Ik pik er hier drie punten van zorg uit.

Neem het Amazone-regenwoud. Het Engelse KNMI waarschuwde dat dit onafzienbare bos kan sterven, halverwege deze eeuw al. Het gebied wordt te warm en te droog om de bomen te laten overleven. Als ze sterven – waarschijnlijk in een ziedende vuurzee – brengen de bomen de koolstof die in ze opgeslagen zit in de lucht. Die geven dan een enorme, nieuwe impuls aan de opwarming.*

En dan heb je het hoge noorden. In 2005 berichtten Siberische onderzoekers over de ontdooiende permafrost die methaan uitstoot. Zo ongeveer van het ene jaar op het andere was dat begonnen. Methaan is een sterk broeikasgas, dat in miljarden tonnen kan vrijkomen uit dit grootste veenmoeras ter wereld in Noord-Rusland.

Bij de herdruk van De laatste generatie in 2009 was het alweer veel erger geworden. ‘Ik ben echt heel erg geschrokken,’ vertelde onderzoekster Katey Walters aan Fred Pearce. ‘De meren in Siberië zijn vijf keer zo groot geworden als drie jaar geleden.’ We hebben het er verder over in aflevering 10 en 11.

En tenslotte de bodem. Peter Cox, professor klimaatsystemen aan Exeter University, waarschuwde dat de bodems van de wereld, die eeuwenlang koolstof hebben opgezogen, wel eens dicht bij het omslagpunt kunnen zijn, waarna ze koolstof juist weer vrijgeven. Al die natuurlijke koolstof komt bovenop de koolstof die we zelf in de atmosfeer brengen met het verstoken van steenkool en olie. Niemand weet precies wanneer dat omslagpunt komt, want er is weinig studie naar gedaan, maar hoogstwaarschijnlijk al 2040.*

We brengen een op hol slaande reactie op gang waarin we CO2 in de atmosfeer brengen, die warmte veroorzaakt die meer CO2 vrijmaakt, die weer meer opwarming veroorzaakt, enz. Het is een schoolvoorbeeld van een positieve terugkoppeling, die gevolgd kan worden door een niet-lineaire reactie als een kantelpunt wordt bereikt. Dat is de conclusie van Fred Pearce in 2006.

Eenmaal in gang gezet, is een omschakeling onomkeerbaar voor een periode van tientallen jaren of eeuwen.

Print Friendly, PDF & Email