Wetenschappers verduidelijken startpunt van door de mens veroorzaakte klimaatverandering

Broeikasgassen begonnen de oceanen op te warmen in het begin van de 19e eeuw, tientallen jaren eerder dan eerder werd gedacht, volgens een nieuwe studie.

Wetenschappers beschouwen over het algemeen het latere deel van de 19e eeuw als het punt waarop menselijke activiteit het klimaat begon te beïnvloeden. Maar de nieuwe studie brengt die datum naar voren naar de jaren 1830.

De studie, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature, is gebaseerd op een nieuwe registratie van de tropische temperatuur van het zeeoppervlak die teruggaat tot 1500, vastgelegd in gefossiliseerde koralen en kleine mariene organismen.

De bevindingen suggereren dat het klimaatsysteem sneller reageert op broeikasgassen dan gedacht, zeggen de auteurs, met gevolgen voor het begrijpen van toekomstige klimaatverandering.

‘Industriële tijdperk’

Toen de menselijke samenleving begon te industrialiseren, begonnen we de chemie van de atmosfeer te veranderen door CO2 aan de lucht toe te voegen, beginnen de auteurs van het vandaag verschenen artikel.

Maar om te weten hoeveel opwarming we hebben gezien, moeten we de temperaturen nu vergelijken met een tijd voordat de wereld de effecten van de industrialisatie begon te voelen. Wetenschappers noemen die basisperiode “pre-industrieel” en de periode daarna het “industriële tijdperk”.

Maar het definiëren van deze termen is moeilijk, legt het artikel uit:

“Het vaststellen van een ondubbelzinnig tijdstip voor het begin van het industriële tijdperk is moeilijk, en maakt deel uit van het debat over een formele definitie van het Antropoceen.”

Natuurlijke recorders

Wat wij beschouwen als het moderne temperatuurrecord is opgebouwd uit vele duizenden metingen vanuit de lucht boven land en het oceaanoppervlak, verzameld door schepen, boeien en soms ook satellieten.

Om licht te werpen op de moeilijke vraag wanneer de door de mens veroorzaakte opwarming is begonnen, maken de auteurs van de nieuwe studie gebruik van een ander type temperatuurregistratie.

Koralen en kleine gefossiliseerde mariene organismen die in de zeebodem zijn begraven, fungeren als natuurlijke registraties van oceaantemperaturen in het verleden. Samen met boomringen en ijskernen, die een venster bieden op de landtemperaturen in de loop van de geschiedenis van de aarde, zijn dit allemaal voorbeelden van “klimaatproxy’s”.

Door de informatie van de proxy’s toe te voegen, wordt de instrumentele temperatuurregistratie in de studie van vandaag uitgebreid tot 1500 na Christus. De studie verschilt van eerdere studies die gebruik maken van klimaatproxy’s, omdat er een gloednieuwe temperatuurreconstructie voor de tropische oceanen wordt gebruikt.

De oceanen zijn belangrijk voor het begrip van het wereldklimaat, omdat meer dan 90% van de warmte die het aardoppervlak bereikt, daar terechtkomt. Veranderingen in de hoeveelheid warmte die de oceanen opnemen, is een van de redenen waarom we door de geschiedenis van de aarde heen perioden van snellere en langzamere temperatuurveranderingen zien.

‘Time of emergence’

Zelfs in de veronderstelling dat wetenschappers over perfecte gegevens beschikken die ver genoeg teruggaan, dan nog zou het lastig zijn om een begindatum voor het industriële tijdperk aan te wijzen. Dat komt omdat het detecteren van een “signaal” van klimaatverandering in de temperatuurgegevens niet noodzakelijkerwijs hetzelfde is als wanneer de opwarming daadwerkelijk begon.

Het punt waarop een trend duidelijk wordt in de gemiddelde temperatuurgegevens voor een bepaalde regio – bekend als de “tijd van opkomst” – hangt af van wanneer de bron van de opwarming begint, hoe snel dat gebeurt en de hoeveelheid achtergrond-“ruis” die het signaal vertroebelt.

Natuurlijke fluctuaties in het klimaat van jaar tot jaar, bijvoorbeeld, kunnen betekenen dat een trend pas tientallen jaren nadat de oorzaak ervan effect begint te sorteren, kan worden waargenomen.

Uit de instrumentele temperatuurgegevens blijkt dat het signaal van de stijgende temperaturen in de tropische oceaan zich rond de jaren 1950 begon af te tekenen. De studie van vandaag gebruikt de extra informatie uit de proxy-records om het begin van de opwarming 120 jaar terug in de tijd te traceren, tot in de jaren 1830.

Prof Nerilie Abram, onderzoeker van het klimaatverleden van de aarde aan de Australian National University en hoofdauteur van de studie, zegt:

“Iemand die in de jaren 1830 of zelfs 1890 leefde, zou niet in staat zijn geweest om te zien dat er een verandering op komst was,” zegt ze. “Het is door deze lange gegevens die zich nu bijna 200 jaar vanaf dat punt uitstrekken dat we terug kunnen gaan en zeggen ‘Nou, dit was het moment waarop de veranderingen voor het eerst begonnen’.”

De opwarming in het Noordpoolgebied begon ook in het begin van de jaren 1830, aldus het artikel, hoewel het signaal pas na 100 jaar duidelijk naar voren komt in de temperatuurgegevens vanwege de ‘ruis’ die afkomstig is van natuurlijke variabiliteit. Op het noordpoolgebied zien de wetenschappers de snelste temperatuurstijging, die bekend staat als Arctische versterking.

Het zuidelijk halfrond vertoonde een tragere reactie, met een opwarming die eind jaren 1890 begon en pas in de jaren 1960 een duidelijk signaal begon te vertonen. Hoewel delen van Antarctica zijn opgewarmd – met name het Antarctisch Schiereiland en West-Antarctica – is er geen duidelijke vingerafdruk van opwarming op het continent als geheel, aldus het artikel.

Het belangrijke punt dat de studie maakt, is dat het begin van de opwarming in de tropische oceaan in de jaren 1830 eerder is dan doorgaans wordt aangenomen op basis van het instrumentele record en van andere proxy-reconstructies die zich voornamelijk hebben gericht op landtemperaturen op het noordelijk halfrond.

Dr Ed Hawkins, een onderzoeker aan de Universiteit van Reading die niet betrokken was bij de studie, zegt dat het laat zien dat een periode van “aanhoudende opwarming” begon in het begin van de 19e eeuw en doorgaat tot vandaag. Hij vertelt aan Carbon Brief:

“Dit signaal van opwarming kwam boven de ruis van achtergrondvariabiliteit uit tijdens de 20e eeuw voor de meeste delen van de wereld. Dit is een verder bewijs dat het klimaat al aanzienlijk is veranderd sinds de pre-industriële periode.”

Hawkins heeft ook werk gepubliceerd over “tijd van opkomst”. Maar in plaats van terug te kijken in de geschiedenis, kijkt hij vooruit naar het moment waarop temperatuur en neerslag in verschillende delen van de wereld waarschijnlijk uit de huidige natuurlijke variabiliteit zullen komen.

Oorzaak en gevolg

Om geen overhaaste conclusies te trekken over de bron van de opwarming in het begin van de jaren 1830, hebben Abram en haar collega’s klimaatmodellen gebruikt om te onderzoeken welke externe factoren daarvoor verantwoordelijk zouden kunnen zijn.

Tot aan het begin van de 19e eeuw veroorzaakte een reeks vulkaanuitbarstingen een afkoeling van de aarde. Er volgde enige opwarming toen het klimaat zich aanpaste, maar dat is niet genoeg om te verklaren wat er daarna gebeurde, legt co-auteur dr. Nicholas McKay van de universiteit van Arizona uit.

“Als je de modellen laat draaien met alleen vulkanen en geen toename van broeikasgassen, zie je een opwarming, beginnend in het begin van de 19e eeuw. Maar daarna vlakt de opwarming af en zie je dat die niet doorgaat in de twintigste eeuw.”

Alleen door broeikasgassen in het model op te nemen, zien de wetenschappers een patroon van opwarming dat overeenkomt met wat de proxy records suggereren dat de wereld werkelijk heeft meegemaakt, aldus McKay.

Oversensitive

Weten hoe snel de aarde reageerde op broeikasgassen aan het begin van het industriële tijdperk vertelt wetenschappers veel over de gevoeligheid van het klimaatsysteem.

Het bepalen van hoeveel de temperatuur wereldwijd stijgt als reactie op een verdubbeling van de kooldioxide-uitstoot – bekend als de klimaatgevoeligheid – is een belangrijke vraag in de klimaatwetenschap, omdat het helpt nauwkeuriger te voorspellen hoeveel opwarming we in de toekomst zullen zien.

Maar hoewel de studie van vandaag suggereert dat de oceanen van de wereld gevoeliger zijn dan eerder werd gedacht, is er ook goed nieuws te melden, zeggen de auteurs. Als we de uitstoot van broeikasgassen kunnen verminderen, zijn er misschien enkele regio’s waar we snel rendement kunnen zien, stelt Abram.