De CO2-concentratie neemt nu maar liefst tien keer sneller toe dan in het verleden.

Dat stellen onderzoekers in het blad Science. Ze baseren zich op een analyse van ijskernen, verzameld op Antarctica. Aan de hand van het ijs reconstrueerden ze de aardse atmosfeer en de veranderingen die deze tussen 33.000 en 450.000 jaar geleden doormaakte.

CO2-concentratie
Het levert verrassende inzichten op. Zo blijken abrupte toenames van CO2 niet alleen voor te komen in ijstijden, maar tevens een kenmerk te zijn van interglacialen: perioden tussen ijstijden. “Tot nu werd aangenomen dat het klimaat tijdens eerdere interglacialen heel stabiel was en dat er geen abrupte veranderingen optraden in de atmosferische CO2-concentratie,” stelt onderzoeker Christoph Nehrbass-Ahles, verbonden aan de universiteit van Cambridge.


Het overviel de onderzoekers een beetje dat abrupte stijgingen van de CO2-concentratie niet alleen tijdens ijstijden, maar ook tijdens twee voorgaande interglacialen plaatsvonden. “We voerden meerdere metingen uit, maar kwamen elke keer weer tot dezelfde conclusie,” aldus Nehrbass-Ahles.

Sedimenten
Ook mariene sedimenten die de onderzoekers erop nasloegen om eventuele veranderingen in de stromingen van de Atlantische Oceaan te detecteren, onderschrijven het verhaal van de ijskernen. De onderzoekers bogen zich over sedimenten verzameld voor de kust van Portugal. Hier verzamelen zich in rap tempo sedimenten en dat maakt deze plaats uitermate geschikt voor het monitoren van veranderingen in de stroming van de oceaan die het resultaat zijn van instortende ijskappen (zie kader).

Aan het oppervlak van de Atlantische Oceaan wordt warm water van de evenaar naar het noorden getransporteerd. Onderweg naar het noorden koelt dit water af. Daarnaast verdampt er meer water dan dat er zoet water wordt toegevoegd, waardoor het water richting het noorden steeds zouter wordt. En hoe zouter en kouder water wordt, hoe hoger de dichtheid uitvalt. Om die reden zinkt het water in het hoge noorden naar de diepte, waarna het – op diepte dus – terugstroomt naar het zuiden. Daar begint het verhaal weer van voor af aan. Voor deze stroming – die ook wel aangeduid wordt als AMOC, wat staat voor Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) – is het heel belangrijk dat de dichtheid van het water in het noorden hoog genoeg ligt om het water naar beneden te laten zakken. Maar als de oceaan richting het noorden opwarmt, zal het water dat noordwaarts reist minder afkoelen. En als daarnaast de ijskappen in het Arctisch gebied afsmelten en de hoeveelheid regen door klimaatverandering toeneemt, mag je tevens verwachten dat de noordelijke wateren zoeter worden. Deze twee ontwikkelingen bemoeilijken het afzakken van het water – dat daarvoor koud en zout moet zijn – en kunnen de stroming veranderen.

Wat de mariene sedimenten nu dus onthullen, is dat de abrupte toenames in CO2 gelijktijdig optreden met veranderingen in de AMOC. “De abrupte veranderingen komen duidelijk terug in zowel de mariene sedimenten als de ijskernen, wat onthult dat ze samenhangen met grote veranderingen in de stroming van de Atlantische Oceaan,” zo stelt onderzoeker David Hodell, eveneens verbonden aan de universiteit van Cambridge.


Oorzaak
Hoe het komt dat de CO2-concentraties ook tussen ijstijden in soms radicaal toenamen, blijft in nevelen gehuld. “We weten niet waarom dit gebeurde,” bevestigt onderzoeker Thomas Stocker, verbonden aan de universiteit van Bern. “We denken dat het een combinatie van factoren is,” stelt Hodell. Zo zouden onder meer veranderingen in de oceaanstroming en in windpatronen eraan ten grondslag liggen.

Bijzonder
Het onderzoek laat zien dat snelle toenames in CO2 eigenlijk van alle tijden zijn. En toch is de toename die we nu zien, heel bijzonder. “De natuurlijke toenames van atmosferisch CO2 (die we in het verleden zagen, red.) gingen bijna tien keer trager dan de door mensen aangedreven toename van atmosferisch CO2 die in het laatste decennium plaatsvond,” aldus Nehrbass-Ahles.

Vergelijking
Dat onderzoekers erin slagen om de antropogene CO2-toename één op één te vergelijken met historische, natuurlijke toenames is te danken aan de opzet van de studie. Onder meer dankzij een nieuwe methode om luchtbelletjes in de ijskernen te bestuderen konden de onderzoekers subtiele veranderingen in de CO2-concentratie op een bijzonder korte tijdschaal – in de orde van eeuwen – vaststellen. En vervolgens konden ze de recente door mensen ingegeven veranderingen in de atmosfeer – die op een vergelijkbare tijdschaal plaatsvinden – beter vergelijken met deze historische veranderingen. Zo blijkt bijvoorbeeld uit het onderzoek dat de grootste CO2-toename die in het verleden een tijdbestek van ongeveer 100 jaar plaatsvond, zo’n 15 ppm (parts per million) bedroeg. Die toename is vergelijkbaar met de toename die wij mensen in de afgelopen zes jaar hebben bewerkstelligd.

Hoewel de door ons veroorzaakte veranderingen in CO2-concentratie veel groter zijn dan de abrupte veranderingen die we in het verleden zagen, blijven deze natuurlijke, historische veranderingen toch een factor om rekening mee te houden, zo schrijven de onderzoeker in hun paper. Vooral het feit dat de abrupte natuurlijke toenames lijken samen te hangen met veranderingen van de oceaanstroming is zorgwekkend. “Zulke snelle toenames in CO2 kunnen ook in de toekomst plaatsvinden als de opwarming (die nu door ons toedoen plaatsvindt, red.) ook de stromingen in de oceaan verstoort.”