Les uit het verleden: wat opwarming kan aanrichten
Categorie(ën): Klimaat
56 miljoen jaar geleden veroorzaakte een sterke opwarming van het klimaat enorme overstromingen en andere verstoringen van het landschap. Een onderzoek uitgevoerd in de Pyreneeën laat zien hoe rampzalig die opwarming was.
56 miljoen jaar geleden ging de Aarde door een buitengewoon warme fase. In een zeer korte tijd – geologisch gezien dan – binnen 10 tot 20 000 jaar, steeg de gemiddelde temperatuur 5 tot 8 graden om pas na een paar honderdduizend jaar terug te keren naar het gewone niveau. Onderzoekers van de Universiteit van Geneve analyseerden de afzettingen op de zuidhellingen van de Pyreneeën en stelden vast welke invloed deze opwarming had op het optreden van overstromingen en op het landschap. Het water steeg achtmaal zo hoog en soms zelfs 14 maal zo hoog als de normale stand, waardoor begroeide landschappen veranderden in kale vlakten bedekt met stenen. Dit leidt tot de verontrustende conclusie dat de gevolgen van wereldwijde opwarming veel heftiger moeten zijn geweest dan in de huidige klimaatmodellen wordt voorspeld.
“De methode die we toepasten in deze analyse is geïnspireerd op de cel-signaalsystemen in de systeembiologie waarbij onderzoekers de reactie van cellen op prikkels van buiten meten en dan kijken naar de signaaloverdracht die volgt” aldus Sébastien Castelltort (professor in het Departement of Earth Sciences van de Universiteit van Genève), leider van het onderzoek in samenwerking met onderzoekers van de universiteiten van Lausanne, Utrecht, West-Washington en Austin. “We willen weten hoe een systeem, in dit geval de hydrologische cycli, door het gedrag van rivieren reageert op een uitwendig signaal, in dit geval opwarming van het klimaat.” Dit project focuste op een extreme klimaatverandering die bij geologen goed bekend is: een opwarming van 5 tot 8 graden die 56 miljoen jaar geleden plaatsvond tijdens de overgang van het Paleoceen en het Eoceen, ook bekend als het PETM (Paleoceen-Eoceen Thermaal Maximum). Het project genaamd ‘Earth Surface Signaling System’ (ESSS) werd ondersteund door de Swiss National Science Foundation (SNSF).
Palmen op de polen
Al in de jaren 1970 hadden onderzoekers vastgesteld dat er in die tijd een zeer afwijkende verhouding was van de gehaltes van de stabiele koolstofisotopen (δ13C), door een relatieve toename van het lichtere 12C ten opzichte van het zware 13C. Dit betekent een verstoring van de koolstofcyclus zowel in de oceanen als op de continenten, veroorzaakt door een wereldwijde opwarming en de spectaculaire gevolgen ervan.
Er groeiden palmen in de poolgebieden en sommige soorten marien plankton, zoals de Dinoflagellaat Acetodinium, die normaal alleen in tropische wateren leven, kwamen opeens overal voor. Geologen gebruiken dit soort waarnemingen als ‘paleothermometers’, die in dit geval laten zien dat het oppervlaktewater in sommige gebieden 36 graden werd, voor veel organismen een dodelijke temperatuur. Er worden verschillende oorzaken voor deze opwarming aangewezen: het zou kunnen gaan om uitzonderlijke vulkanische activiteit op verschillende plekken tegelijk, maar het kan ook veroorzaakt zijn door destabilisering van methaanhydraten, het methaanijs (of clathraat) dat alleen stabiel blijft bij bepaalde (lage) temperaturen en hoge druk. Als het instabiel wordt komt het sterke broeikasgas methaan vrij.
Maar hoewel er veel bekend is over die periode en de oorzaken van de opwarming zijn onderzocht, was er niet veel bekend over de gevolgen. “En dat is belangrijk, omdat er veel overeenkomsten zijn met de huidige opwarming. We kunnen veel leren van deze gebeurtenis, vooral ook omdat de huidige opwarming veel sneller gaat” benadrukt Sébastien Castelltort
Kiezels tonen ons de historie van rivieren
In de Spaanse Pyreneeën vinden we afzettingen waarin de loop van prehistorische rivieren en hun afmetingen gemeten kunnen worden. Duizenden oude rolstenen in voormalige rivierbeddingen werden opgemeten door student Chen Chen. Op grond van de relatie tussen de grootte van de stenen en de helling van de rivierbedding konden onderzoekers de stroomsnelheid en het volume van de waterafvoer berekenen. Zo hebben ze de hele geschiedenis van deze rivieren en de spectaculaire veranderingen die plaatsvonden kunnen blootleggen .
56 miljoen jaar geleden ontstonden de Pyreneeën. De uitlopers werden doorsneden door een aantal geïsoleerde stroombedden in een vlakte waar zeer vruchtbare aarde (alluvium) werd afgezet. Hierdoor ontwikkelde zich een rijke begroeiing, waarvan de wortels de bodem vasthielden. Vanaf de voet van het gebergte stroomden deze rivieren westwaarts naar de Atlantische oceaan, ca 30 km verderop in die tijd.
Het landschap veranderde volledig
“Met de opwarming veranderde het landschap volledig De overstromingen, waardoor de stroombedden worden gevormd vinden gemiddeld ongeveer elke 2 tot 3 jaar plaats. We hebben hun afvoer kunnen meten. Na de opwarming werd die afvoer soms tot 14 maal groter,” vertelt Sébastien Castelltort. Tijdens het PETM veranderden de rivieren hun loop voortdurend; ze werden niet meer dieper bij meer waterafvoer maar breder. In de extreemste gevallen werden ze 15 tot 160 meter breed. De vruchtbare grond, het alluvium, werd direct naar de oceaan afgevoerd en de vegetatie verdween. Het landschap veranderde in uitgestrekte grindvlakten doorsneden door wilde en veranderlijke rivieren
Groter risico dan we dachten
Onderzoekers weten nog niet hoe neerslagpatronen in onze tijd veranderd zijn, maar ze weten wel dat de opwarming geleid heeft tot grotere overstromingen, sterkere seizoenswisselingen en warmere zomers. Sterkere verdamping leidde al tot een onverwachte toename in de grootte van die overstromingen. Een graad opwarming betekent 7% vergroting van de opnamecapaciteit van de atmosfeer voor waterdamp. Dit gegeven wordt meestal gebruikt om de toename aan neerslag te voorspellen.
“Maar ons onderzoek laat zien dat er drempels zijn waarboven de verandering onvoorspelbaar zijn. Als vloedgolven 14 maal zo groot zijn moeten we effecten verwachten die we niet begrijpen, die misschien verklaard kunnen worden door plaatselijke omstandigheden, maar mogelijk ook door mondiale factoren die nog niet in onze modellen zijn. opgenomen. Ons onderzoek laat zien dat de risico’s verbonden aan wereldwijde opwarming veel groter kunnen zijn dan we meestal denken” concludeert Sébastien Castelltort.
Bron Université de Genève , 6 september 2018
Foto: Sébastien Castelltort kijkend naar het conglomeraatklif gevormd in het EoceenCis nabij Roda de Isabena, Spanje (Credit: UNIGE)