Vijf keer is de aarde in de afgelopen 485 miljoen jaar een hothouse geweest, een soort hete kas. In die vijf perioden, die elk vele miljoenen jaren duurden, lag de wereldwijd gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak tussen de 30 en 35 graden Celsius – tegenwoordig is het zo’n 15°C. Het was te warm voor ijs op de polen. In de meest recente hothouse, het Eoceen, groeiden daar palmen, mangroves en baobabs.
Dat blijkt uit een reconstructie van de aardse oppervlaktetemperatuur in de afgelopen 485 miljoen jaar. De studie is donderdag gepubliceerd in Science. „We kunnen ons moeilijk voorstellen hoe vreselijk warm dat is, 30°C gemiddeld. De mens is geëvolueerd in een van de koudste fasen in de aardse geschiedenis”, mailt Emily Judd, eerste auteur van de nu gepubliceerde studie en paleoklimaatwetenschapper aan het Smithsonian National Museum of Natural History in Washington DC.
In een tegelijk bij het artikel gepubliceerd commentaar schrijft Benjamin Mills, hoogleraar evolutie van het aardsysteem aan de Universiteit Leeds, dat een nauwkeurige reconstructie van de temperatuur in het verleden belangrijk is „om de geschiedenis van het leven op aarde beter te begrijpen, om het toekomstige klimaat te voorspellen, en om geïnformeerd te zoeken naar andere, bewoonbare planeten”.
Temperatuurschommelingen
Uit de reconstructie blijkt dat de temperatuur de afgelopen 485 miljoen jaar meer op en neer is geschommeld dan eerder gedacht. Verder zijn de temperaturen in het verre verleden minder hoog dan gedacht. „Met name als je dichter bij die 485 miljoen jaar geleden komt, kwamen eerdere schattingen soms rond de 50°C uit”, zegt Mills.
Het onderzoek laat ook zien dat de aarde in al die tijd vaker in een warme dan in een koude toestand verkeerde – sinds 34 miljoen jaar zit de aarde weer in een koude fase. Verder is de wereldwijd gemiddelde temperatuur nooit ónder de circa 11°C gezakt, en nooit boven de circa 35°C uitgekomen. Mills: „Dat duidt op een temperatuurregulerend systeem, en dat is bemoedigend voor het leven op aarde.”
Reconstructies zoals deze zijn eerder gemaakt. Maar die baseerden zich op ofwel klimaatmodellen ofwel geologische data, met name fossielen waaruit temperatuurgegevens kunnen worden afgeleid. Die twee benaderingen zijn dit keer gecombineerd. Elke methode heeft z’n voor- en nadelen, schrijft Judd in haar e-mail. „Fossielen geven een snapshot van de omstandigheden op een specifieke tijd en plek. Het is alsof je het beeld wilt ontrafelen van een puzzel van duizend stukjes, terwijl je maar een paar stukjes hebt.” Klimaatmodellen geven wel een wereldwijd beeld, legt Judd uit, maar daarbij moet je een bepaalde CO2-concentratie invoeren om het model te laten draaien. „Die waarde goed schatten voor periodes honderden miljoenen jaren geleden is erg lastig.” In dit geval hebben de onderzoekers de klimaatmodellen gecombineerd met de geologische data – ze noemen het ‘data-assimilatie’.
Sterke correlatie
Het levert een aantal opmerkelijke uitkomsten op. De meest verrassende vindt Judd zelf de sterke correlatie tussen de gemiddelde temperatuur en de concentratie CO2 in de atmosfeer. „We weten dat die twee vandaag de dag sterk gekoppeld zijn, maar dat ze over honderden miljoenen jaren ook zo’n sterke relatie laten zien, dat was onverwachts.”
Want, zegt Judd, er zijn ook andere factoren die met name op langere tijdschalen van invloed zijn op klimaat, zoals de zon. Die is de afgelopen honderden miljoenen jaren iets feller gaan schijnen. Op de huidige, door de mens veroorzaakte opwarming is dat effect verwaarloosbaar. Maar op langere tijdschaal zou je er iets van verwachten te zien in de gemiddelde temperatuur. Mills: „Dat is inderdaad een probleem.” Judd en collega’s suggereren dat het effect van een langzaam steeds helderder schijnende zon misschien is gecompenseerd door veranderingen in de albedo (de reflectiviteit) van de aarde, of in de aanwezigheid van andere broeikasgassen zoals methaan.
Een andere opvallende uitkomst van de studie is de hoge klimaatgevoeligheid. Die geeft weer hoeveel de temperatuur aan het aardoppervlak opwarmt bij een verdubbeling van de concentratie CO2 in de atmosfeer. Ze komen uit op 8°C, maar zeggen er wel bij dat het om een opwarming over miljoenen jaren gaat, en dat hierbij naast CO2 bijvoorbeeld andere broeikasgassen en veranderingen in de vegetatie van invloed zijn.
Appy Sluijs, hoogleraar paleoceanografie aan de Universiteit Utrecht, heeft zijn bedenkingen bij die 8°C. Een groot onderzoek naar de klimaatgevoeligheid kwam vier jaar geleden uit op 2,6 tot 4,1°C. Inmiddels houdt het IPCC, het klimaatbureau van de Verenigde Naties, min of meer dezelfde bandbreedte aan. Maar Mills wijst erop dat het hierbij gaat om de klimaatgevoeligheid op korte termijn. Van de gevoeligheid op lange termijn, zegt hij, werd al gedacht dat die ongeveer twee keer zo groot is. Mills: „Dus die 8°C is niet zo verrassend.”
Klimaatsceptici
De twijfel van Sluijs zit vooral bij de gebruikte methode, de data-assimilatie. „Met deze methode passen de klimaatmodellen zich aan aan de geologische data die je invoert. Maar hoe weet je dat de modellen daarna de werkelijkheid weergeven? Je test niet de natuurkunde van het klimaatsysteem. De uitkomst blijft een schatting.”
De uitkomsten van de studie hebben Judd niet alleen verrast. Ze is ook bezorgd dat klimaatsceptici en -ontkenners ermee aan de haal gaan. „Ik ben bang dat ze erop wijzen dat het klimaat het grootste deel van de laatste 485 miljoen jaar in een warme toestand heeft verkeerd, en dan zeggen: zie je wel, er is nu niks aan de hand.”
Maar de opwarming nu gaat zó snel. De meeste organismen evolueren niet snel genoeg om dat tempo bij te kunnen houden. „Het geeft een hogere kans op massale uitsterving.” En de aarde kan zich op den duur wel weer aanpassen. „Maar het is geen garantie dat hetzelfde geldt voor menselijke samenlevingen.”
