Broeikasgas kwam later

Broeikasgas kwam later
Thursday, June 28 2007 - Dossier: Algemeen

Noorderlicht pagina

Eerst de temperatuur, dan pas CO2

Een warm klimaat ontstaat niet omdat er meer kooldioxide in de atmosfeer komt. Eerst stijgt de temperatuur, en pas daarna stijgt de hoeveelheid CO2. Dat gebeurde althans zo'n kwart miljoen jaar geleden, aan het eind van een ijstijd.

Kip-en-ei-vragen zijn niet leuk. Ook het klimaatonderzoek heeft er eentje, de 'kooldioxide-en-temperatuur-vraag'. Wat komt er het eerst: meer kooldioxide, zodat de temperatuur stijgt, of stijgt de hoeveelheid kooldioxide pas als de opwarming al begonnen is? De kwestie zorgt al vijftig jaar voor onenigheid onder klimatologen, en kreeg politieke betekenis toen landen klimaatverdragen gingen tekenen die de uitstoot van kooldioxide moeten beteugelen. Tegenstanders van de maatregelen wezen steeds weer op het twistpunt - waarom minder kooldioxide produceren als niet eens zeker is dat kooldioxide de aarde opwarmt?

Zij hebben een beetje gelijk, maar ook niet helemaal, zo is af te leiden uit onderzoek van een internationale groep glaciologen. Volgens hen warmt extra koolstofdioxide in de atmosfeer de aarde zeker op, maar is de CO2 niet de knop die de verwarming aanzet. Eerst stijgt de temperatuur, daarna pas komt er meer kooldioxide in de atmosfeer. Dat komt onder meer omdat oceanen bij een hogere temperatuur minder CO2 kunnen vasthouden, en omdat bomen bij stijgende temperaturen meer CO2 uitademen.

De glaciologen leiden dat af uit de ijskap van Antarctica. De ijskap groeit daar elk jaar met een centimeter of twee aan, als de neergedwarrelde sneeuw bevriest. Tussen de sneeuwkristallen bevindt zich ook wat buitenlucht, die eveneens raakt ingevroren. Jaar na jaar stapelen de laagjes zich op, zodat het onderste ijs - inclusief de bevroren lucht - het oudste is. Nabij het zuidpoolstation Vostok is het ijs zo'n vier kilometer dik, en is het onderste deel 420.000 jaar oud. In de afgelopen decennia zijn met holle boren ijsmonsters tot bijna 3700 meter diepte naar boven gehaald, monsters die nu in vriezers worden bewaard.

Het was vooral het Vostokijs van pakweg 240.000 jaar oud dat de glaciologen onder de loep namen. Toen kwam een einde aan het Elsterien, een ijstijd die plaats maakte voor een warmere periode. Dat is aan twee dingen te zien: de kooldioxide in de luchtbelletjes die destijds raakten ingevroren, en aan het water dat bevroor. Water bestaat uit waterstof en zuurstof, en zuurstof kan in twee vormen voorkomen: zuurstof-16 en zuurstof-18. De twee zijn een maat voor de temperatuur: hoe meer zuurstof-18 er in de bevroren watermoleculen zit, hoe warmer het was toen ze bevroren.

Het kip-en-ei-probleem ontstaat omdat de zuurstof in het ijs verankerd zit, maar de kooldioxide in de luchtbelletjes niet. IJs kan immers scheuren, zodat de belletjes onderling verbonden worden, en de CO2 van verschillende perioden gemengd raakt. Dat betekent dat het plakje ijs dat je onderzoekt, niet per se even oud hoeft te zijn als het CO2 dat daarin opgesloten ligt. Het verschil kan makkelijk duizend jaar zijn. Juist die onzekerheid maakte het onmogelijk om vast te stellen welk van de twee gassen het eerst toenam: zuurstof-18 of kooldioxide.

De glaciologen denken een methode te hebben ontdekt die die onzekerheid aanmerkelijk kan verkleinen. Het gaat om het gas argon, dat net als zuurstof ook in verschillende vormen kan bestaan, waaronder argon-36 en het zwaardere argon-40. Beide komen van nature in de buitenlucht voor, en als het warmer wordt, neemt argon-40 verhoudingsgewijs met een fractie toe. In het tijdschrift Science beredeneren de glaciologen dat de concentratie argon-40 in de ingevroren luchtbelletjes beter te relateren is aan de CO2 dan met de zuurstofatomen in het ijs. En daaruit leiden zij af dat aan het einde van het Elsterien het al zeker 600 jaar warmer aan het worden was, voordat de concentratie kooldioxide ging stijgen.

Hebben hun bevindingen nu ook consequenties voor de huidige maatregelen om de kooldioxide terug te dringen? Nee, stelt de Franse leider van het onderzoek, Nicolas Caillon van het Pierre Simon Laplace-instituut in Gif-sur-Yvette, in de media. Hoewel de opwarming van destijds waarschijnlijk begon omdat de hellingshoek van de aarde veranderde en de planeet meer zonnewarmte kreeg, werd de opwarming later versterkt toen de hoeveelheid CO2 ging stijgen. Kooldioxide is een broeikasgas dat zonnewarmte vasthoudt. De zonne-energie zet de kachel aan, en de CO2 is de deken om de radiator die de warmte langer vasthoudt.

Marc Koenen

Nicolas Caillon et. al.: Timing of Atmospheric CO2 and Antarctic Temperature Changes Across Termination III. In: Science, vol. 299, p. 1728 (14 maart 2003).