De concentratie kooldioxide is over een periode van 66 miljoen jaar bepaald

Ons klimaatsysteem reageert gevoeliger op schommelingen in de kooldioxideconcentraties in de atmosfeer dan eerder werd gedacht. Dit blijkt uit een grote studie die de geschiedenis van kooldioxide gedurende de afgelopen 66 miljoen jaar reconstrueerde aan de hand van een schat aan geologische kennis. Dienovereenkomstig was de concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer vergelijkbaar met wat deze nu 14 miljoen jaar geleden is. Omdat het onderzoek betrekking heeft op tijdschalen die zich uitstrekken van duizenden jaren tot miljoenen jaren, is het niet geschikt voor het voorspellen van klimaatveranderingen in de komende decennia. Het laat echter zien dat wij mensen de atmosfeer op ongekende manieren hebben veranderd, en dat verdere stijgingen van de kooldioxideconcentraties waarschijnlijker zullen leiden tot opwarming op langere termijn dan eerder werd gedacht.

Om conclusies te trekken over het klimaat in het verleden gebruiken onderzoekers verschillende aanwijzingen. Luchtbellen die in gletsjers gevangen zitten, behouden de toenmalige atmosferische omstandigheden en maken directe metingen van de kooldioxideconcentraties tot 800.000 jaar geleden mogelijk. Om verder in het verleden te kijken, vertrouwt de wetenschap op zogenaamde indirecte agenten. De structuur van gefossiliseerde bladeren kan bijvoorbeeld worden gebruikt om te bepalen hoe hoog het kooldioxidegehalte van hun omgeving was toen ze groeiden. Ook verschillende isotopen in mineralen uit bodemmonsters of microfossielen kunnen informatie verschaffen.

Geologische gegevens verzameld

“Hoewel elk van deze proxy’s uitgebreid is gevalideerd, variëren reconstructies op basis van verschillende proxy’s vaak sterk”, legt een consortium van meer dan 80 onderzoekers uit in een recente publicatie in het tijdschrift Science. Onder leiding van klimaatwetenschapper Barbel Honisch van Columbia University in New York heeft het team van het zogenaamde Cenozoic Carbon Dioxide Proxy Integration Project (CenCO2PIP) eerder beschikbare kennis over kooldioxideconcentraties uit het verleden verzameld, vergeleken en opnieuw geëvalueerd.

De onderzoekers keken naar het hele Plioceen, het Plioceen, dat 66 miljoen jaar geleden begon toen dinosauriërs uitstierven en de eerste zoogdieren zich begonnen te verspreiden. “Dit is een van de meest uitgebreide en statistisch geavanceerde benaderingen om de kooldioxideniveaus van de afgelopen 66 miljoen jaar te verklaren”, zegt medeauteur Dustin Harper van de Universiteit van Utah in Salt Lake City. “We hebben laten zien dat het mogelijk is om meerdere proxy’s uit verschillende sedimentarchieven te combineren, zowel in de oceaan als op het land. Dit is nog nooit eerder op deze schaal gedaan.”

Belang voor de ontwikkeling van ecosystemen

Het resultaat van het onderzoek was het in kaart brengen van de kooldioxideconcentraties in de atmosfeer gedurende de afgelopen 66 miljoen jaar. Het team was ook in staat enkele bestaande wetenschappelijke onzekerheden op te helderen. Sommige eerdere studies lijken te suggereren dat de kooldioxideconcentraties aan het begin van het Pleistoceen relatief laag waren, ook al waren de temperaturen hoog en waren de polen niet bedekt met ijskappen. Zoals het CenCO2PIP-team echter uitlegt, vertoonden sommige van deze onderzoeken methodologische tekortkomingen. Uit beoordelingen met behulp van recentere methoden is gebleken dat de kooldioxideconcentraties 66 tot 56 miljoen jaar geleden ongeveer 600 tot 700 delen per miljoen kunnen zijn geweest, wat meer consistent is met de klimaatomstandigheden van die tijd.

Ongeveer 50 miljoen jaar geleden steeg het kooldioxidegehalte in de atmosfeer tot maar liefst 1.600 delen per miljoen en waren de gemiddelde temperaturen tot 12 graden Celsius hoger dan vandaag de dag – de warmste periode in de moderne tijd. In de daaropvolgende miljoenen jaren nam de concentratie kooldioxide weer af en de Antarctische ijskap begon zich ongeveer 34 miljoen jaar geleden te vormen. Met enkele schommelingen is het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer blijven dalen. De voorouders van de hedendaagse dieren en planten evolueerden tijdens deze fase van laag kooldioxidegehalte. “Een nauwkeuriger begrip van CO2-trends uit het verleden is van cruciaal belang om te begrijpen hoe moderne soorten en ecosystemen zijn ontstaan ​​en hoe ze in de toekomst kunnen evolueren”, schreef het onderzoeksteam.

Door de mens veroorzaakte toename

Ongeveer 16 miljoen jaar geleden was de waarde van kooldioxide met ongeveer 480 delen per miljoen voortdurend hoger dan nu; Ongeveer 14 miljoen jaar geleden daalde het licht tot 420 delen per miljoen – een niveau waar we nu opnieuw op zitten als gevolg van de menselijke uitstoot van broeikasgassen. 2,5 miljoen jaar geleden daalde de kooldioxideconcentratie tot ongeveer 270 tot 280 delen per miljoen, wat leidde tot verschillende ijstijden. Dit was op een vergelijkbaar niveau toen de moderne mens ongeveer 400.000 jaar geleden verscheen. Pas toen we ongeveer 250 jaar geleden op grote schaal broeikasgassen in de atmosfeer begonnen uit te stoten, begonnen de concentraties van broeikasgassen weer te stijgen.

Omdat de studie kijkt naar klimaatontwikkelingen op tijdschalen van honderdduizenden jaren, is het niet bedoeld om kortetermijnvoorspellingen te doen over de temperaturen in de komende decennia. “Het heeft echter belangrijke implicaties voor het huidige klimaatbeleid”, zegt coauteur Dana Royer van de Wesleyan Universiteit in Connecticut. “Het bevestigt wat we dachten al te weten en laat zien dat er sprake is van rimpeleffecten die duizenden jaren zullen aanhouden.” De resultaten geven aan dat de toename van kooldioxide de atmosfeer meer opwarmt dan eerder werd verwacht.

“Ongeacht hoeveel graden temperatuurverandering er ook is, het is duidelijk dat we de planeet al naar een plek hebben geduwd waar onze soort nog nooit eerder is geweest”, zegt Harpers collega Gabriel Bowen. “Dit zou ons ertoe moeten aanzetten om stil te staan ​​en ons af te vragen wat de juiste weg vooruit is.”

Bron: Cenozoïcum CO Proxy Integration Project Consortium, Science, doi: 10.1126/science.adi5177

© forschung.de – Elena Bernard