Het stilleggen van een oceaantransportband kan een abrupte klimaatverandering veroorzaken
Wally Broecker, hier getoond in 1997, stelde voor dat het stilleggen van een groot oceaancirculatiepatroon zou kunnen leiden tot abrupte klimaatverandering.
Het was halverwege de jaren tachtig, tijdens een bijeenkomst in Zwitserland, toen Wally Broeckers oren spitsten. Wetenschapper Hans Oeschger beschreef een ijskern die was geboord in een militair radarstation in het zuiden van Groenland. Laag voor laag onthulde de 2 kilometer lange kern hoe het klimaat daar duizenden jaren geleden was. Klimaatveranderingen, afgeleid van de hoeveelheden koolstofdioxide en van een vorm van zuurstof in de kern, speelden zich verrassend snel af – binnen slechts enkele decennia. Het leek bijna te snel om waar te zijn.
Broecker keerde terug naar huis, naar het Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University, en begon zich af te vragen wat zulke dramatische verschuivingen kon veroorzaken. Sommige gegevens van Oeschger bleken onjuist te zijn, maar het zaadje dat ze in Broeckers geest plantten, bloeide – en veranderde uiteindelijk de manier waarop wetenschappers denken over het verleden en het toekomstige klimaat.
Broecker, een geochemicus die de oceanen bestudeerde, stelde voor dat de sluiting van een groot oceaancirculatiepatroon, dat hij de grote oceaantransportband noemde, ervoor zou kunnen zorgen dat het Noord-Atlantische klimaat abrupt verandert. In het verleden, zo betoogde hij, lieten smeltende ijskappen enorme pulsen van water vrij in de Noord-Atlantische Oceaan, waardoor het water frisser werd en circulatiepatronen die afhankelijk zijn van zout water tot stilstand kwamen. Het resultaat: een plotselinge atmosferische afkoeling die de regio, inclusief Groenland, in een grote kou stortte. (In de film uit 2004) Overmorgeneen overdreven gedramatiseerde oceanische sluiting bedekt het Vrijheidsbeeld met ijs.)
Om ons 100-jarig jubileum te vieren, belichten we enkele van de grootste vorderingen in de wetenschap van de afgelopen eeuw. Ga naar Century of Science om meer uit de serie te zien.
Het was een ongekende sprong voorwaarts voor die tijd, toen de meeste onderzoekers nog moesten accepteren dat het klimaat abrupt kon veranderen, laat staan ​​nadenken over wat zulke verschuivingen zou kunnen veroorzaken.
Broecker legde niet alleen de veranderingen uit die werden waargenomen in de Groenlandse ijskern, hij vond ook een nieuw veld. Hij porde, vleide en bracht andere wetenschappers samen om het hele klimaatsysteem te bestuderen en hoe het in een mum van tijd zou kunnen veranderen. “Hij was echt een grote denker”, zegt Dorothy Peteet, een paleoklimatoloog bij NASA’s Goddard Institute for Space Studies in New York City, die tientallen jaren met Broecker heeft samengewerkt. “Het was gewoon zijn oprechte nieuwsgierigheid naar hoe de wereld werkte.”
Broecker werd in 1931 geboren in een fundamentalistische familie die geloofde dat de aarde 6000 jaar oud was, dus hij was geen voor de hand liggende kandidaat om een ​​baanbrekende geowetenschapper te worden. Vanwege zijn dyslexie vertrouwde hij op gesprekken en visuele hulpmiddelen om informatie op te nemen. Zijn hele leven heeft hij geen computers gebruikt, een hoeksteen van de moderne wetenschap, maar hij werd een expert in radiokoolstofdatering. En, in tegenstelling tot wat gebruikelijk is in de wetenschappen, werkte hij uitgebreid om de oceanen, de atmosfeer, het land en dus het hele systeem van de aarde te begrijpen.
In de jaren zeventig wisten wetenschappers dat mensen overtollige koolstofdioxide in de atmosfeer gooiden, door fossiele brandstoffen te verbranden en koolstofopslagbossen te kappen, en dat die veranderingen sleutelen aan de natuurlijke thermostaat van de aarde. Wetenschappers wisten dat het klimaat in het verleden was veranderd; geologisch bewijs over miljarden jaren onthulde warme of droge, koude of natte periodes. Maar veel wetenschappers concentreerden zich op klimaatveranderingen op de lange termijn, versneld door verschuivingen in de manier waarop de aarde om zijn as draait en om de zon draait – die beide de hoeveelheid zonlicht die de planeet ontvangt veranderen. Een zeer invloedrijk artikel uit 1976 verwees naar deze orbitale verschuivingen als de ‘pacemaker van de ijstijden’.
IJskernen van Antarctica en Groenland veranderden het spel. In 1969, Willi Dansgaard van de Universiteit van Kopenhagen en collega’s gerapporteerde resultaten uit een Groenlandse ijskern die de afgelopen 100.000 jaar beslaat. Ze vonden grote, snelle fluctuaties in zuurstof-18 die op wilde temperatuurschommelingen suggereerden. Het klimaat kon snel oscilleren, zo leek het – maar het kostte nog een Groenlandse ijskern en meer dan een decennium voordat Broecker het idee kreeg dat de sluiting van het grote oceaantransportsysteem de schuld zou kunnen zijn.
Broecker stelde voor dat een dergelijke sluiting verantwoordelijk was voor een bekende koudegolf die ongeveer 12.900 jaar geleden begon. Toen de aarde uit haar orbitaal beïnvloede ijstijd begon te komen, smolt het water van de noordelijke ijskappen en spoelde het de Noord-Atlantische Oceaan in. De oceaancirculatie stopte, waardoor Europa in een plotselinge kilte belandde, zei hij. De periode, die iets meer dan een millennium duurde, staat bekend als de Jongere Dryas naar een Arctische bloem die bloeide tijdens de koudegolf. Het was het laatste hoera van de laatste ijstijd.
Het bewijs dat een sluiting van de oceaantransportband dramatische klimaatveranderingen zou kunnen veroorzaken, stapelden zich al snel op in het voordeel van Broecker. Peteet vond bijvoorbeeld bewijs van snelle afkoeling van Younger Dryas in moerassen in de buurt van New York City – waarmee hij aantoonde dat de afkoeling niet alleen een Europees fenomeen was, maar zich ook uitbreidde tot de andere kant van de Atlantische Oceaan. Veranderingen waren echt, wijdverbreid en snel.
Tegen het einde van de jaren tachtig en het begin van de jaren negentig was er voldoende bewijs voor abrupte klimaatverandering dat twee grote projecten – een Europese, een Amerikaanse – een paar verse kernen in de Groenlandse ijskap begonnen te boren. Richard Alley, een geowetenschapper bij Penn State, herinnert zich dat hij door de lagen werkte en kleine klimaatveranderingen documenteerde gedurende duizenden jaren. “Toen kwamen we aan het einde van de Jongere Dryas en het was alsof we van een klif vielen”, zegt hij. Het was “een enorme verandering na vele kleine veranderingen”, zegt hij. “Adembenemend.”
De nieuwe kernen van Groenland hebben de wetenschappelijke erkenning van abrupte klimaatverandering gecementeerd. Hoewel de sluiting van de oceaantransporteur niet alle abrupte klimaatveranderingen kon verklaren die ooit hadden plaatsgevonden, toonde het aan hoe een enkel fysiek mechanisme grote wereldwijde verstoringen kon veroorzaken. Het opende ook discussies over hoe snel het klimaat in de toekomst zou kunnen veranderen.
Broecker, die in 2019 stierf, bracht zijn laatste decennia door met het onderzoeken van abrupte verschuivingen die nu al plaatsvinden. Zo werkte hij samen met miljardair Gary Comer, die tijdens een jachtreis in 2001 werd geschrokken van het krimpen van het Arctische zee-ijs, om te brainstormen over nieuwe richtingen voor klimaatonderzoek en klimaatoplossingen.
Broecker wist als geen ander wat er zou kunnen komen. Hij beschreef het klimaatsysteem van de aarde vaak als een boos beest dat mensen met stokken prikken. En een van zijn beroemdste kranten was getiteld “Klimatologische verandering: staan ​​​​we op de rand van een uitgesproken opwarming van de aarde?”
Het werd gepubliceerd in 1975.