GEOCOMmunicatie 14 over een vroeg begin van de Pleistocene(?) ijstijden, het klimaat in het laatste interglaciaal, overwinteren tijdens 'sneeuwbal aarde', en de waarde van klimaatmodellen: ijselijke verhalen

AFZETTINGEN WTKG21 (2), 2000 35

GEOCOMmunicatie

14

over een vroeg begin van de

Pleisto-cene(?) ijstijden, het klimaat in het

laatste interglaciaal, overwinteren

tijdens 'sneeuwbal aarde', en de

waarde van klimaatmodellen:

ijselijke

verhalen

A.J.+(Tom)

vanLoon*

Inleiding

Landijs

opAntarctica

begon

34

miljoen jaar

geleden

sterk te

_groeien

Het

_Pleistoceen,

met

zijn afwisseling

van

vergletsje-ringsfases (glacialen)

en warmere

tussen-ijstijden

(interglacialen), begon

omstreekstwee

_{miljoen jaar}

gele-den. Die

_ondergrens

is

_gelegd

_{op basis}vanonderzoek dat

inde

_negentiende

_eeuwin de

_Alpen

werd

_begonnen.

De

ijstijden

vanhet Pleistoceenwarenniet alleeven

koud,

en

mede daarom

_groeiden

de

_{landijskappen}

niet in elke

ijs-tijd

evensterk_aan.Maar hun

_uitbreiding

was toch veelal

zosterk dat het

_oppervlak

vandezee,waaruit het

ijs

-via

verdamping

van zeewater en

_neerslag

als _regen,sneeuw en

hagel

-

uiteindelijk ontstond,

enkele malen_meerdan

honderdmeter daalde. Inmiddels is de

_afwisseling

van

koudere en warmerefases

gedurende

het Pleistoceen op talvanmanierenonderzocht. Eenvande

_{daarbij gebruikte}

methoden is de

meting

vande

_verhouding

tussen de

zuur-stof-

_isotopen

O-18enO-16. Hun

_geringe

verschil inmassa

komttot

_uiting

in_eeniets

_{gemakkelijker verdamping}

van

0-16, zodat het

_landijs

iets

rijker

is_aan0-16 danaan O-18. Naarmateer meerwaterin devorm van

landijs

is

vast-gelegd,

neemthet relatieve aandeelvan0-16 in deoceaan

dus

_af,

enhet aandeel van0-18 toe. Omdat de meeste

schelpdiertjes

hun skelet

opbouwen

uit CaC0

3,

is

_analyse

van de zuurstof uit hun

_schelpjes

duseen maatvoor de

Ook GEOCOMmunicatie 13 heeftu

(en

heb

_ik)

overleefd. Zonder massaal

_uitsterven,

inslaande

_{hemellichamen,}

vul-kanische

_{erupties (nu ja,}

hieren

daar)

of andere

wereld-wijde

catastrofes. We kunnen dus weer

door,

in

afwach-ting

van een

volgende

kritische grens. Die grens is

hope-lijk dichterbij

dan de

_{volgende ijstijd;}

dat bedacht ik toen ikvoor een vande vele

_{onderafdelingen}

van een ‘concur-rent’ van de WTKG

onlangs

weer een

_lezing

hieldover

de

_ontwikkeling

_van de theorie_over het voorkomenvan

ijstijden.

Inmiddelswetenwe maaralte

_goed

datwedaar

eigenlijk

nogmaar

weinig

vanweten. Daarom deze keer

weer eens een

‘special’ geheel gewijd

aan

ijstijden

enwat

daai

_-

mee

samenhangt

- in de ruimste zin des woords. Het

wordt dus_een

_{ijselijke aflevering}

AFZETTINGEN WTKG21 (2), 2000

36

temperatuur

ten

_tijde

_vanhun

_{groei. Schelpjes}

uit het

se-dimentop de oceaanbodem

weerspiegelen

zo,

laagje

voor

laagje,

de fluctuaties in de_temperatuurvanhetzeewater.

Engelse

onderzoekers hebbennu eennieuwe methode toe-gepasten

zijn

daarmeetot een

opzienbarende

conclusie

gekomen.

Ze hebben in de

kalkschaaltjes

van foramini-feren de

_verhouding

tussen

magnesium

encalcium

bepaald

(deze

elementen

_zijn

nauw verwant,waardoor in

kalk-schaaltjes

eenklein deelvanhet calcium door

_magnesium

is

_vervangen).

De

verhouding

tussendeze elementen

blijkt

ook directte

_koppelen

aande

_{temperatuur tijdens}

de

_groei

vanhet

_schelpje.

De onderzoekers

_vergeleken

dezo

ver-kregen ‘temperatuurcurve’

met decurve die bekendwas

door de

analyse

van de

zuurstof-isotopen.

Beidecurves

blekenzeer

_goed

overeentestemmen,zodat hetmeerdan

aannemelijk

is dat de

_{‘magnesium/calcium-curve’}

inder-daadeen betrouwbaar beeld

geeft

van het

temperatuur-verloop.

Met deze nieuwecurve kondenzeverder

_‘terug

in de

_tijd’

_{gaan dan eerder}

_mogelijk

was.Ze vonden

daar-bij

dat het

_diepe

oceaanwater in de

_afgelopen

50

_miljoen

jaar

zo’n 12°Ckouder is

_geworden,

endatdat

_plaatsvond

in vier relatiefkorte

_perioden.

Daarnaast konden ze zo

vaststellen dat de

_ijskap

_opAntarctica al 34

_{miljoen jaar}

geleden

sterk

_begon

_aan te

_groeien.

Dat

_ging

echter,

verrassenderwijze,

niet

_gepaard

meteen

daling

vande tem-peratuur vanhet

_{diepzeewater.}

Referenties:

1,

4

Laatste

_{interglaciaal}

was

anders,

_namelijk

niet anders

Het laatste

interglaciaal,

de

_tijd

tussende laatste

ijs-tijd

ende

ijstijd

die de stuwwallen

opondermeerde Veluwe

_{veroorzaakte,}

is anders

_verlopen

dantotnu toe werd_aangenomen.

_Op

basis _van diverse

_onderzoeken,

waaronderdievanboorkernen inde

_landijskap

op

Groen-landendievanstuifmeelkorrels die het

_mogelijk

maken

om de

_vegetatie

tereconstrueren, werd

_{namelijk gedacht}

dat dat

_{interglaciaal,}

het

_Eemien,

een zeer

_wisselvallig

temperatuurverloop

kende.Het

_Eemien,

dat_vanomstreeks 130.000

_{jaar geleden}

tot _ongeveer 116.000

_{jaar geleden}

duurde,

zoudaarmee heel anders

_zijn

_{geweest dan}de

hui-dige tijd,

die door demeeste

_{aardwetenschappers}

ookals

een

interglaciaal

wordtbeschouwd.De

_{huidige tijd}

(Ho-loceen),

die omstreeks 10.000

_{jaar geleden begon}

_nade laatste

_ijstijd,

wordt

_namelijk

door_eenrelatief stabiel

kli-maat

gekenmerkt.

Nieuwe gegevens

wijzen

erechteropdatdeaanname van eensterk

_{wisselvallig temperatuurverloop}

in het Eemien berusten

op

onjuiste

correlaties tussen deboorkemenin de Groenlandse

_ijskap

_en

diepzeesedimenten.

Die

diep-zeesedimenten

_zijn

_van

belang

omdat daarin de

_schaaltjes

bewaard

_{zijn gebleven}

_van

microscopisch

kleine

_diertjes,

foraminiferen. Die

_{kalkschaaltjes}

geven, via de

verhou-ding

tussen

zuurstof-isotopen,

aanoferten

_tijde

vanhun leven veel wateraandezee wasonttrokken of niet. Veel

onttrokken water duidtop

aangroei

van de

_{landijskappen}

(op

Antarcticaen

_Groenland)

en_{daarmee op}eenrelatief

lage

temperatuur.Deze

_{simpele redenering blijkt}

niet he-lemaal optegaan.Hetblijktuitnauwkeurigercorrelaties dat het

_{oppervlaktewater}

in het centrale deelvan de

At-lantischeOceaan warmbleef

gedurende

het

_grootste

deel

van stadium MIS5dvanhet Eemien. Dit stadium duurde

van omstreeks 124.000totomstreeks 114.000

jaar

gele-den,toenhet-

volgens

gegevens uit de Groenlandse

ijs-kap

-_al

duidelijk

kouderaanhet wordenwas.Ook de

cor-relatievanstuifmeelmetde Groenlandse

_{ijskemen blijkt}

temoeten worden

aangepast,

wateruiteraardtoeleidt dat ook het inzicht in het

_tijdsverloop

van de

vegetatie-verandering

verandert. Ener

zijn

talvanandere gegevens

opgedoken

die ook niet_meer

_bij

het oude ideevan een

wisselvallig

Eemien-klimaat

passen. Het

lijkt

ernudan

ookmeerop dat het Eemien-klimaat

gedurende

de

begin-periode

vanomstreeks 10.000-12.000

_jaar

_ongeveereven

stabiel is _geweestals

_gedurende

het Holoceen. Het

kli-maat was dus anders dan we dachten wat betreft

temperatuurschommelingen, namelijk

niet anders dannu.

De

_{vegetatieveranderingen}

aanhet eindevanhetEemien vonden niet overal

_{gelijktijdig plaats.}

Zonamen

_steppes

in Duitsland eerder in omvangtoedan in

_Frankrijk,

waar

het eindevandegrotebossen

_lijkt

_samentevallenmethet losraken en

wegdrijven

vangrotemassa’s

_landijs,

vanaf de Groenlandse

_ijskap

tot in hetnoordenvan de

Atlan-tische Oceaan. Dat laathet

_begin

vande nieuwe

ijstijd

dus niet samenvallenmeteen

groeiende ijskap,

maar

juist

met een sterk afbrokkelende

_ijskap.

Het Eemien staat momenteel

_volop

in de

_{belangstelling,}

ook al omdat de

overgangnaardelaatste

_{ijstijd mogelijk}

informatie kan biedenover ons

toekomstig

klimaat. Hetongeveer

gelijk-tijdig

met dit nummervan

‘Afzettingen’

verschijnende

juninummer

van

‘Geologie

en

_Mijnbouw

/ Netherlands

Journal of Geosciences’

_{(de opvolger}

van

_‘Geologie

en

Mijnbouw’, uitgegeven

door het

_Koninklijk

Nederlands

Geologisch Mijnbouwkundig Genootschap

- KNGMG

-en de

‘Mededelingen

Nederlands Instituut voor

Toege-paste

Geowetenschappen’

(NITG

-TNO)

zal de

procee-dings

bevatten_{van een}

recentelijk gehouden

internatio-naal_congresoverdit

_{interglaciaal.}

Referentie:

3

Organismen

kondeneen ‘sneeuwbal Aarde’ overleven

De aarde istussen2400_en600

miljoen jaar geleden

volgens

een aantalonderzoekers eenaantal keren

geheel vergletsjerd

geweest. De

_aanwijzingen

daarvoor berusten

op

gesteenten

die door

_{gletsjers zijn afgezet,}

_maar ook op

isotopenverhoudingen

waaruiteenzeer

lage

tem-peratuurkan worden

_{geïnterpreteerd.}

De

_hypothese

van een

dergelijke

‘sneeuwbal aarde’ wordt door anderen als onhoudbaar

_bestempeld,

_{vooral op}

_grond

_vande

overwe-ging

dat_een dikke

ijsbedekking

- ook

-AFZETTINGEN WTKG21 (2), 2000 37

fotosynthese

vanmariene

_{organismen onmogelijk maakt,}

waardoor de basisvan _{alle voedselketens op aarde}zou

ontbreken. Andere onderzoekers

_zijn

tegende

_hypothese

van‘sneeuwbal aarde’

gekant

omdat het ondenkbaarzou

zijn

dat onder

_{dergelijke omstandigheden enig organisme}

aanhet

_ijsoppervlak

teland ofterzee zouoverleven. Vol-gensdeCanadese

bioloog

VincentendeNieuw-Zeelandse

geograaf

Howard-Williams

_zijn

deze

_{tegenwerpingen}

ech-teronhoudbaar. Er bestaan

_{namelijk leefgemeenschappen}

in zowel het

_{noordpoolgebied}

als opAntarcticadieaan

dergelijke

extreme

_{omstandigheden zijn aangepast.}

De

on-derzoekers meldeneensituatieuit de

_{huidige poolgebieden}

die

_analoog

is aande situatie zoals diezou hebben

be-staan

_tijdens

‘sneeuwbal

aarde’,

meteen

ijsbedekking

van

20-100m. Hetbest

_{vergelijkbaar}

is de McMurdo

_ijskap

dieophet continentaal

plat

vanAntarctica rust;een

_goede

gelijkenis

toontook de Wart Hunt

_ijskap

_{op het}

_plat

in het uiterste noordenvanCanada.Inbeide

gebieden

komt dik

zee-ijs

voor over een

oppervlakte

van 100-1000 km2

.Het

blijkt

dat_opdit

_{ijs leefgemeenschappen}

voorkomen in de

vormvan

_plakken

vansterk

gepigmenteerde organismen.

Deze

_plakken,

die in veel

_opzichten

overeenkomenmet

algenmatten, zijn

in het

_{ijs ingevroren}

envertonen

gedu-rende de_grootste

_tijd

vanhet

_jaar

_{geen activiteit.}

_Op

het eindvan dezomer, wanneer smeltwater op het

ijs

staat

(en

er

_gedeeltelijk

in

zit),

‘ontwaken’ze echtervoor

en-kele

_dagen

tot

_hooguit

enkele

weken,

envindt

_fotosynthese

plaats.

In beide

_poolgebieden

bestaande

_plakken

vooral uit

_{cyanobacteriën.}

De

_plakken

_{zorgen bovendienvoor een} micromilieu waarin ook andere

_{organismen blijken}

te

ge-dijen;

het

gaat daarbij

niet alleenom micro-

organismen

zoals virussenen

bacteriën,

maarookom

hogere

levens-vormen zoals

profisten

enmetazoa. De matten

bescher-mendeze

organismen

tegenultraviolette

_straling

en

be-vriezing.

Omdat

_{cyanobacteriën}

ook reedseen

_wijde

ver-spreiding

hadden in de

_periode

waarin de ‘sneeuwbal

aarde’zouhebben

_bestaan,

kan

_{volledige ijsbedekking}

niet

langer

als_{argument tegen}de

_hypothese

van ‘sneeuwbal aarde’ worden

_gehanteerd.

Deauteurs

_wijzen

_{erop dat de}

huidige

resistentie van de

_{cyanobacteriën}

in de

pool-gebieden,

incombinatiemet_{hun vermogenom}voldoende

energie

teverzamelenente

_groeien

in

_perioden

_van ho-gere

temperatuur,

wellichteen

_{geërfde eigenschap}

isuit

een

tijd

waarin alleenmet

_{dergelijke mogelijkheden}

een

langdurige

koude kon worden overleefd.

Referentie:

5

Bizar eindevan laatste

_{ijstijd geeft}

aan: ook de beste klimaatmodellen

_zijn

noch

voorhet verleden noch voorde toekomst zinvol bruikbaar

De momenteel

_gehanteerde

klimaatmodellen hebben geen enkele betekenisvoorhet

_{geologische verleden;}

maarevenmin - en dat is een

_opmerkelijke

conclusie

-voorde

toekomst,

want hunbetrouwbaarheidis volstrekt

onvoldoende. Die conclusie mag worden

getrokken

op basisvande internationale

workshop (22-24 februari)

over

‘snelle

_{temperatuurstijging}

aan het eindevan de laatste

ijstijd;

analysevan

geologische

gegevensen

klimaatmodel-lering’. Volgens

Dr. Renssen

_(VU)

doet het steeds

krach-tiger

worden van

_computers

voor

_berekeningen

van

klimatologische ontwikkelingen

daar nietsaanaf; “er

blij-ken steeds zoveel nieuwe_parameterseen

_significante

in-vloedtehebben dat de toenemende

_{rekencapaciteit}

daar-bij

in het niet valt”. De kwaliteitvande

talrijke

thans

ge-hanteerde klimaatmodellenstaatdanook nietvoor niets

regelmatig

ter

_discussie;

daarom is

_juist

het eindevande laatste

_ijstijd

zointeressant Over de

_{temperatuurfluctuaties}

dietoen

_optraden,

is

namelijk

veel bekend. Voor dit

geo-logisch nabije verleden,

zo’n 11.500

_{jaar geleden,}

heeft

vanoudsher

_analyse

van stuifmeelkorrels

_(pollen)

- via

eenreconstructievande

vegetatie

-eenhoofdrol

gespeeld.

Om de fluctuaties in _temperatuurtekunnen vaststellen, moetechter ookeen‘klok’ worden

_{geraadpleegd.}

Dat is sinds de

_{veertiger jaren}

de radiometrische

ouderdoms-bepaling

van

organische

stoffen

_geweest

_opbasisvanhun

gehalte

aankoolstof-14

(C-14).

Juist die C-14-

bepalin-gen hebben echter de laatste

tijd

aan waarde

_ingeboet,

omdattalvanfactoren

_(zoals

variaties in de intensiteitvan

de

zonnestraling)

ervoorhebben

_gezorgd

dat de

verhou-ding

tussen C-14en

(het normale)

C-12 in de atmosfeer

nietconstantwas. “We

beginnen

nute

_begrijpen

waarom

vroegere

dateringen

metC-14 soms zulkevreemde uit-komsten

_gaven”,

merkte Prof.

_{Björck (Kopenhagen)}

op. “Die

_{merkwaardige dateringen}

hebbenons

lang

doen ge-loven dat klimaatmodellen zuiverder werken dan

geolo-gische

gegevens,maar nu wetenwe wel beter”. Niette-min

_zijn

erinmiddels zoveel andere-

onderling

toetsbare -

dateringsmethoden gevonden

dat_{er een}uiterst

betrouw-baar beeld is ontstaanvan de

_{temperatuurfluctuaties}

aan

het eindevan de laatste

_ijstijd.

De matevan detail is zo

groot datvoor veel

_gebieden

zelfs

_aparte

temperatuur-curvesvoor dewarmstemaanden voorde winter kunnen

worden

_{gereconstrueerd.}

_Opvallend

is

_daarbij

dat het

tempowaarin de

_{klimaatveranderingen}

zichtoen

voltrok-ken, afwijkt

van de

_{‘voorspellingen}

achteraf van de di-verseklimaatmodellen:“de modellen laten het klimaat veel

snellerreageren dan in

werkelijkheid plaatsvond”,

memo-reerde Dr. Paul

_{(La Jolla).}

De

_{temperatuurcurves}

vanhet

eindevan delaatste

ijstijd

vertonen niettemineen schok-kend beeld: de_temperatuur

_ging

nahet laatste deel

_(Jonge

Dryas)

van de laatste

_{ijstijd (Weichselien)}

binnen korte

tijd

met meer dan5 °C

_omhoog.

We weten nu dat die

temperatuurstijging

eerderbinnen20 dan binnen 50

_jaar

plaatsvond.

Dat betekent dus een- voor

_huidige

begrip-pen-bizarre

temperatuurstijging

van ca.

0,2

°Cper

jaar.

Dat is wel iets anders dan de

_{temperatuurstijging}

sinds het

_begin

van de industriële

revolutie,

die ongeveer0,5

°C

_bedroeg

inmeerdaneeneeuw.

Wetenschappelijk

is

natuurlijk

vanhet

_{grootste belang}

omte

begrijpen

waarom

de

_huidige

modellen niet voldoen. Ook daaraan werd de

AFZETTINGEN WTKG 21 (2), 2000 38

gehanteerde

CLIMBER-2 model op de korrel genomen. “Voor de

_{postglaciale tijd klopt}

dat model

redelijk

voor

het

_noordelijk

deelvan de Atlantische

_Oceaan”,

merkte Dr. Weber

(KNMI),

die zelfmet hetmodel

werkt,

op, “maarnietvoor het

_zuidelijk

deel”. Daarmee

_gaf

ze in

feitetoe dat werken metdit model niettot betrouwbare

uitkomsten kan leiden.

_Overigens

is ook de waardevan

het modelvoorde

_noordelijke

AtlantischeOceaan

betrek-kelijk.

“Alle modellen

gaanuitvanhet

huidige

circulatie-patroon daar, maar weweten dat dat in de

_loop

vande

tijd

verandert, met grote

klimatologische

consequenties”,

lichtte Dr. Rahmstorf

_(Potsdam)

toe.Tevens werd

_tijdens

dediscussies in Haarlem

_opgemerkt

dat niet alle

gebeur-tenissen overal

_{synchroon verlopen.}

“De

_analyses

vaneen

boorkem

_{bij Byrd}

-op Antarctica-

wijzen

op

perioden

van

opwarming tijdens

de laatste

_ijstijd

dieomstreeks 1500

jaar

eerder

_plaatsvonden

dan

_{vergelijkbare opwarmingen}

opGroenland”,

gaf

Prof. Grootes

_(Kiel)

aan. “Geenvan

de

_huidige

modellen houdt met

dergelijke

gegevens op

adequate wijze rekening.

Daaromzal ookveel aandacht besteedmoeten

_blijven

wordenaanlokale

_{aanwijzingen”.}

Diekunnen variërenvan de

spectaculaire

bodemversto-ringen

die doorkoude in

_{periglaciale gebieden}

veroorzaakt wordentot de

_verspreiding

van groepen insecten. “Maar

we moeten

voorzichtig

zijn

met

insecten”,

merkte Prof. Walker

_(Lampeter)

_{op, “want}wevinden

bij

insecten uit eenzelfde

_{laag systematische}

ouderdomsverschillen

tus-sensoorten opbasisvan

_{C-14-bepalingen”.}

Met_het

weg-vallenvan

C-14-analyses

voor zeer

nauwkeurige

daterin-gen,zalmeer

gewerkt

moeten worden met

‘markerhori-zons’ in devorm van

laagjes

metminuscule

_fragmentjes

die

_tijdens

vulkanische

_{uitbarstingen}

over de aarde

_zijn

rondgeblazen.

“Juist

_{dergelijke microdeeltjes}

zullen in de

toekomsteen steeds

_belangrijker

rol

_bij

correlaties

spe-len”,

zei Prof. Lowe

_(Londen)

daarover. Met modellen

zijn

de

_geologen

totnu toeniet veel verder

_gekomen

wat

betreft hun

_begrip

van _{vroegere klimaatfluctuaties.} “Het

is niet_zozeer de

vraagwaaromhet_ophet eindevan de laatste

_ijstijd

_nogzokoud was”,merkte Dr. Paul

_(van

het

Scripps

Institute of

Oceanography)

op, “maar veelmeer waaromhet

voorafgaand

aandatzokoude interval nogzo warm was, ondanks de

grootschalige

toevoervankoude

smeltwaterstromen”. Geen model datop dievraag ant-woord kon_geven.

Referentie:

2

Geraadpleegdeliteratuur

1

_Dwyer,

G.S.,2000.

Unraveling

the

_signals

of

_global

climate

_change.

Science287,p. 246-247.

2 Goslar, T.,

Amold,

M.,

Tisnerat-Laborde,

N.,

Czemik,

J. &

_Wieckowski,

_K.,

2000. Variations of

_Younger

Dryas

atmospheric

radiocarbon

_explicable

without

oceancirculation

_changes.

Nature 403; 877-880.

3

_{Kukla, G.J.,}

2000. The last

_{interglacial.}

Science 287:

987-988.

.

4 Lear, C.H., Elderfield, H. & Wilson, P.A., 2000. Cenozoic

_deep-sea

temperaturesand

_global

ice

volu-mes from

_Mg/Ca

in benthic foraminiferal calcite.

Science

287,

p.269-272.

5

Vincent,

W.F. &

_{Howard-Williams, C.,}

2000. Lifeon

snowball Earth. Science

_277,

_{p. 2421}

*A.J.

_(Tom)

vanLoon,GeocomB.V.,

Benedendorpsweg

61,

6862 WC Oosterbeek tel. 026-339 09

_{08, fax}

026-339 07

_83,

email

_{tom.van.loon@wxs.nl}

Neritina sp.

Porvenir, Peru. Pebas Farm., Miocene

(Tek.

Frank