Het suggereert dat zee-ijs niet alleen een gevolg is van klimaatverandering, maar er ook een in werking kan zetten.

De Kleine IJstijd is de relatief koude periode die Europa van de jaren 1300 tot halverwege de 19e eeuw teisterde. Met name het noorden van Europa had onder de Kleine IJstijd te lijden, maar ook China en Zuid-Amerika zouden de gevolgen ervan ondervonden hebben. Gemiddeld lag de temperatuur in West-Europa zo’n 1 à 2 graden onder de hedendaagse waarden. Wereldwijd lagen de gemiddelde temperaturen 0,5 tot 1 graad lager dan vandaag de dag. Wetenschappers discussiëren al decennia lang over de oorzaken die ten grondslag lagen aan de Kleine IJstijd. En een nieuwe studie laat een frisse wind over dit vraagstuk waaien.

Vulkaanuitbarstingen
Dat de Kleine IJstijd heeft plaatsgevonden, staat buiten kijf. Toch lijken wetenschappers het maar niet eens te worden over de precieze oorzaken. En dat terwijl het heel belangrijk is om hier een antwoord op te formuleren. “Door te begrijpen hoe grote klimaatveranderingen zoals de Kleine IJstijd ontstaan, gaan we ook de fundamentele onderliggende oorzaken ervan beter begrijpen,” vertelt onderzoeker Martin Miles aan Scientias.nl. “Bovendien krijgen we inzicht in hoe trapsgewijze effecten van veranderingen kunnen leiden tot ontwikkeling van veranderingen elders in het klimaatsysteem.” In de afgelopen jaren zijn er meerdere theorieën over hoe de Kleine IJstijd ontstond, geopperd. Zo suggereren sommigen dat explosieve vulkaanuitbarstingen verantwoordelijk waren. Maar misschien dat er ook nog een andere schuldige aan te wijzen is.


Zee-ijs
In een nieuwe studie suggereren onderzoekers dat zee-ijs mogelijk een vinger in de pap had. Zo stellen ze dat de Kleine IJstijd werd veroorzaakt door een uitzonderlijke grote uitstroom van zee-ijs dat in de jaren 1300 vanuit de Noordelijke IJszee naar de Noord-Atlantische Oceaan voer. En hierdoor koelde de wereld – op sommige plekken sterker dan op andere – af. “Het idee dat een grotere uitstroom van zee-ijs een gematigde regionale afkoeling in de hand werkt, is op zich niet eens heel verrassend,” zegt Miles. “In de jaren zestig hebben we in het noorden van de Noord-Atlantische Oceaan een soortgelijke gebeurtenis gezien, bekend als de Great Salinity Anomaly (GSA). Wat ons wel verraste, is de omvang van de uitstroom van het zee-ijs in de 14e eeuw. Bovendien vonden we aanwijzingen voor een aantal soortgelijke grote gebeurtenissen in de daaropvolgende eeuwen.”

Studie
Het team baseert zich op een uitgebreide reconstructie van zee-ijs dat zich in de afgelopen 1400 jaar een weg van de Noordelijke IJszee door de Fram-straat en Groenland naar de Noord-Atlantische Oceaan wist te vinden. Hiervoor verzamelden de onderzoekers gegevens van mariene sedimentkernen die op de oceaanbodem van de Noordelijke IJszee tot de Noord-Atlantische Oceaan waren geboord. Deze kernen bevatten verbindingen die worden geproduceerd door algen die in het zee-ijs leven, schelpen van eencellige organismen die in verschillende watertemperaturen gedijen én puin dat door zee-ijs wordt opgenomen en over grote afstanden getransporteerd is. Deze gegevens duiden op een abrupte toename van het Arctische zee-ijs dat aan het begin van 1300 naar de Noord-Atlantische Oceaan werd vervoerd. Vervolgend vond de piek halverwege de eeuw plaats. Net zo abrupt als dat het gekomen was stopte de toevoer van zee-ijs weer tegen het einde van de 14e eeuw.

Deze kaart toont Groenland en aangrenzende zeestromingen. De gekleurde cirkels markeren de plekken waar sommige sedimentkernen uit de zeebodem zijn gehaald. De kleine historische kaart uit het begin van de 20e eeuw toont de verspreiding van zee-ijs uit de Noordelijke IJszee, dat langs de oostkust van Groenland stroomt. Afbeelding: Miles et al., 2020

De theorie sluit het voorkomen van de eerder genoemde vulkaanuitbarstingen niet helemaal uit. Want het is goed mogelijk dat de stroom van zee-ijs werd veroorzaakt door toegenomen en explosieve erupties. Aan de andere kant ondersteunt hetzelfde bewijs een intrigerende alternatieve verklaring. Klimaatmodellen die zogenoemde ‘controlemodellen’ worden genoemd, worden gebruikt om het klimaatsysteem te begrijpen zonder dat deze wordt beïnvloed door externe krachten, zoals vulkanisme of de uitstoot van broeikasgassen. Onlangs hebben wetenschappers een reeks experimenten met deze controlemodellen uitgevoerd. En hieruit blijkt dat het ook heel plotseling, gedurende tientallen jaren, heel koud kan worden. Het betekent dus eigenlijk dat bepaalde veranderingen – zoals bijvoorbeeld de Kleine IJstijd – zogezegd ‘uit het niets’ kunnen ontstaan door interne variabiliteit binnen het klimaatsysteem. “De bevindingen uit onze studie kunnen dus eigenlijk op twee manieren worden opgevat,” legt Miles uit. “Enerzijds levert het robuust bewijs dat kan worden gezien als ondersteuning voor de theorie dat vulkaanuitbarstingen een afkoeling veroorzaakten. Anderzijds levert het ook het eerste empirische bewijs ter ondersteuning van modelstudies – met name een studie onder leiding van Sybren Drijfhout van het KNMI – waarin plotselinge en onverwachtse afkoelingen werden gevonden die tientallen jaren kunnen aanhouden.”


Meer over de controlemodellen
Klimaatveranderingen die ‘uit het niets’ ontstaan? Deze ontdekking die uit de experimenten met de controlemodellen voortvloeide, zette wetenschappers aan het twijfelen. De modellen leken namelijk te extreem om realistisch te zijn. Onderzoekers waren dan ook bezorgd dat er iets met de controlemodellen loos was. Maar uit het onderzoek van Miles blijkt nu dat er misschien helemaal niets mis is met de modellen. In hun studie vonden ze namelijk bewijs dat onverwachtse afkoelingen, aangewakkerd door ongebruikelijke winden en stromen van zee-ijs die tientallen jaren kunnen aanhouden, inderdaad plaats kunnen vinden.

Maar dat is nog niet eens het enige opvallende. De bevindingen vervormen onze aannames over zee-ijs namelijk ook enigszins. “Zee-ijs is duidelijk een belangrijke, interactieve aanjager van verandering, niet alleen een passieve reactie en een leidende indicator van de opwarming van de aarde,” stelt Miles. Anders gezegd, hoewel we in de wereld het drijvende zee-ijs als gevolg van klimaatverandering rap zien wegkwijnen, tonen de bevindingen uit de studie nu dus aan dat zee-ijs ook een aanjager kan zijn van klimaatverandering. “Ik vind het fascinerend om zee-ijs niet alleen te zien als een passieve indicator van klimaatverandering,” gaat Miles verder. “Ik ben ook benieuwd hoe het op lange termijn een wisselwerking aangaat met, of zou kunnen leiden tot, veranderingen in het klimaatsysteem. En het perfecte voorbeeld daarvan zou de Kleine IJstijd kunnen zijn.”

Teloorgang
De wijdverspreide puls van zee-ijs heeft mogelijk nog meer consequenties gehad. Zo zou dit weleens een bijdrage kunnen hebben geleverd aan de ondergang van de Noorse koloniën in Groenland die in de 14e en 15e eeuw plaatsvond. Er is al lang een debat gaande over de reden waarom die koloniën verdwenen. Waar wetenschappers het in ieder geval wel over eens zijn, is dat een koel klimaat hun veerkracht onder druk zette. Miles en zijn team halen daar nu nog wat meer zaken bij, waaronder oceanische veranderingen in de buurt. Zeer grote hoeveelheden zee-ijs en koud poolwater, jaar in jaar uit, bijna een eeuw lang, zouden de koloniën best weleens fataal kunnen zijn geworden. “Deze enorme ijsgordel die uit het noordpoolgebied kwam stromen – in het verleden maar ook nog vandaag de dag – loopt helemaal rond Cape Farewell tot waar deze kolonies waren,” vertelt Miles. En dus zou het goed kunnen dat daardoor de kolonies werden verdreven. Of dit daadwerkelijk zo is, zal toekomstig onderzoek naar de oceaanomstandigheden aan het licht moeten brengen.

In ieder geval toont de studie het weerbarstige karakter van zee-ijs aan. Bovendien zouden we ook nu het vermogen van zee-ijs om veranderingen in werking te zetten, niet moeten onderschatten. “Het traject naar opwarming, vooral op de hoge breedtegraden, is sterk,” zegt Miles. “Maar zelfs in een opwarmend toekomstig klimaat met minder zee-ijs, kunnen er GSA-achtige gebeurtenissen plaatsvinden. We moeten er dus rekening mee houden dat zee-ijs en vloeibaar zoet water – dezelfde ingrediënten, een andere mix – vanuit het Noordpoolgebied naar de Noord-Atlantische Oceaan kunnen stromen.” Hoeveel zee-ijs er in de toekomst nog in het hoge noorden te vinden is, is koffiedik kijken. Onlangs maakten onderzoekers bekend dat het Arctische zee-ijs veel sneller smelt dan gedacht. Bovendien suggereerden eerdere studies al dat het Arctisch gebied mogelijk over een paar decennia gedurende de zomer ijsvrij is. En wanneer we niet genoeg maatregelen zullen treffen, zou het zomaar kunnen dat het Noordpoolgebied het zee-ijs gedurende het volledige jaar zal moeten missen.