ijstijd

Een nieuwe ijstijd, of globale afkoeling, zou lijden tot grote hongersnoden. Mogelijk zelfs tot het einde van de beschaving.

Mini ijstijd einde van de beschaving

22 reacties / Analyses, Ideeën, Mensheid, Visionaire vragen, Wereld, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 25 september 2017

Volgens astronomen gaat de zon in een soort sluimermodus. Dit betekent dat er voor een periode van ca 100 jaar geen zonnevlekken te zien zijn.

Zonnecyclus
Normaal gesproken is er een cyclus van 11 jaar waarbij er in een periode van een jaar erg veel zonnevlekken zijn en 5,5 jaar later veel minder. Dit komt omdat de zon een iets variabele ster is. Zonnevlekken zijn gebieden op de zon waar er veel magnetische activiteit is. De oppervlaktetemperatuur van de zon is plm. 6000 °C en die van een zonnevlek ca 5000°C. Daardoor lijkt deze zwart in vergelijking met de rest van het zonneoppervlak. Deze zonnevlekken zijn magnetische hotspots die veel geladen deeltjes, voornamelijk heliumkernen, uitstoten die de zonnewind vormen.

Kosmische straling
De zonnewind vormt een soort magnetisch schild rond ons zonnestelsel die de interstellaire kosmische straling tegenhoudt: de heliosfeer. Deze kosmische straling is afkomstig van supernova’s, neutronensterren, pulsars, magnetars en zwarte gaten. Kosmische straling bestaat ook uit elementaire deeltjes zoals protonen, positronen enz. Deze bewegen random, maar de kosmische straling die anders op aarde zou belanden, is naar de zon gericht. Immers, de heliopauze, de grens waar de zonnewind overgaat in het interstellair medium, ligt op meer dan honderd maal de afstand aarde-zon, waardoor kosmische straling richting aarde vrijwel richting zon beweegt. Wanneer de zon in een rustigere fase verkeert met weinig magnetische activiteit is de zonnewind zwakker waardoor er wat van de kosmische straling het zonnestelsel weet binnen te dringen. Deze straling zorgt er voor dat er moleculen in de atmosferen van de planeten ioniseren. Deze ionen vormen dan condensatiekernen wat resulteert in meer bewolking. De laatste 2 cyclussen zijn de maxima minder intens dus is de algehele zonnewind zwakker. De verwachting op basis van waarnemingen uit het verleden is dat de volgende cyclus nog zwakker is dan de huidige en dat er vanaf 2050 geen zonnevlekken meer zijn gedurende een aantal decennia. Dit resulteert dan in iets feller zonlicht..

Een nieuwe ijstijd, of globale afkoeling, zou lijden tot grote hongersnoden. Mogelijk zelfs tot het einde van de beschaving.
Een nieuwe ijstijd, of globale afkoeling, zou lijden tot grote hongersnoden. Mogelijk zelfs tot het einde van de beschaving.

Afkoeling
Als er meer bewolking is op Aarde dan is het albedo groter. Wit weerkaatst bijna alle licht, absorbeert warmte minder goed dan zwart. Hierdoor koelt het klimaat met de loop der jaren af. Dit valt goed waar te nemen in een experiment dat je makkelijk zelf thuis kunt uitvoeren. Als je met een vergrootglas in de zon een stuk krant in brand probeert te zetten, zal het papier dat bedekt is met een donkere inktlaag sneller ontbranden dan het witte papier zonder inkt. Ook het effect van kleine deeltjes op waterdamp valt goed te bestuderen als je wat sigarettenrook in een kopje hete koffie of thee blaast. Wat je waarneemt is dat de condensatie wordt bevorderd doordat de rookdeeltjes als condensatie kernen fungeren net als de ionen in de atmosfeer. De laatste 2 jaar valt goed waar te nemen dat er steeds minder dagen zijn waarbij er helemaal geen wolken zijn. Ook hebben we zowel vorig jaar als dit jaar een aantal kouderecords in de zomer en het voorjaar. Vorig jaar een dag in augustus met slechts 12°C graden overdag en ’s nachts in de buurt van het vriespunt. Ook van het voorjaar was er op 22 mei een kouderecord met -10°C in de nacht en overdag slecht 5°C in De Bilt. Ook de rest van Europa had bijzonder koud weer waarbij er veel landbouwgewassen door heel Europa schade hebben opgelopen. Op 16 september hebben we weer een kouderecord gebroken met slechts 12°C overdag. Daarnaast hebben we een van de koudste septembermaanden ooit. Daarnaast hebben we de afgelopen 2 jaar bijzonder veel regen te verwerken gehad. Ook de warme pieken kunnen zijn veroorzaakt door verhoogde kosmische straling omdat de straalstroom eerst gaat kronkelen om vervolgens verder naar het zuiden te gaan. Hierdoor kan de wind tijdelijk lang uit het zuiden of juist het noorden gaan waaien met temperatuur extremen tot gevolg. Wanneer de straalstroom in het geheel zuidelijker komt te liggen dan kunnen we permanent in de koudere arctische lucht terechtkomen wat dan resulteert in koele natte zomers en ijzige winters. De gemiddelde wereldwijde temperatuur kan 4°C lager worden.

Het broeikaseffect
Velen zullen het niet geloven vanwege het feit dat de media zich enkel met het broeikaseffect bezig houdt en daarbij andere factoren die het klimaat ook reguleren negeren. De invloed van kooldioxide is in werkelijkheid zeer gering en er zijn zelfs aanwijzingen in ijskernen gevonden dat er in het verleden van de aarde de opwarming van het klimaat vooraf ging aan de stijging van CO2 ipv andersom. Dit zou kunnen komen door onder andere bosbranden die toenemen in een warmer klimaat en ook micro organismen die organisch materiaal afbreken zoals schimmels actiever werden. Dit zou van toepassing zijn geweest aan het einde van elke ijstijd toen de temperaturen dramatisch stegen in korte tijd. Toen de temperaturen weer daalden bleef het CO2 gehalte nog even stijgen alvorens deze ook weer terug liep. Kooldioxide heeft wel degelijk een hogere infrarood absorptie dan stikstof en zuurstof maar deze zou in procenten toe moeten nemen in de atmosfeer wil dit een aanzienlijk effect krijgen op het klimaat. De laatste keer dat dat het geval was, was in de ramp aan het einde van het Perm, 252 miljoen jaar geleden, als gevolg van een gigantische vulkaan uitbarsting in Siberië die ook nog eens plm. 100000 jaar doorging. De huidige atmosfeer bevat slechts 0,04 procent (voor-industriëel niveau: 0,027%). Ter vergelijking bevat de atmosfeer van Mars vele malen meer kooldioxide ondanks dat deze veel ijler is dan de aardatmosfeer. En toch ligt de gemiddelde Martiaanse temperatuur ver onder het vriespunt [n.v.d.r.: het broeikasffect van de Martiaanse atmosfeer verhoogt de temperatuur op Mars met zes graden]. Volgens het klimaatmodel van Svante Arrhenius,dat alleen uitgaat van kooldioxide zelf, heeft de huidige verhoging in CO2 op zichzelf een temperatuursverhoging van gemiddeld één graad Celsius tot gevolg. Moderne klimaatmodellen gaan uit van extra opwarming door waterdamp. Het is de vraag of dat wel klopt.

Economische schade.
Doordat het weer natter en kouder wordt is het steeds moeilijker om op de traditionele wijze landbouw te bedrijven. Hierdoor wordt voedsel steeds duurder. Dit jaar is voedsel al ruim 8% duurder geworden met als uitschieter zuivel dat wel 40% duurder is dan voorheen. Ook legt een kouder klimaat een hogere druk op de gasvoorraden met nog meer calamiteiten als de aardbevingen in Groningen als gevolg. Daarnaast wordt aardgas dus ook duurder. Als de oogsten nog slechter worden zullen de prijzen de pan uit gaan reizen. De infrastructuur zal ook niet worden ontzien. Door stormen, hevige regen en uitzonderlijke hoeveelheden sneeuw zal het verkeer worden verstoord, kan de elektriciteit uitvallen en ook tv en internet gaan storen.

Einde beschaving.
Door deze schade wordt de economie hard geraakt en geeft dit meer voedingsbodem voor een nieuwe wereldwijde economische crisis. Daarnaast zijn er al allerlei andere factoren naast een eventuele mini-ijstijd die ons nog eens extra kwetsbaar maken. Zo raakt de landbouwgrond steeds meer uitgeput van sporenelementen en erosie. Ook wordt fossiele brandstof steeds schaarser en dus duurder, wat ook prijsstijgingen in de hand werkt. Dit zal in combinatie met een mini-ijstijd een dodelijke cocktail zijn voor de beschaving.

Zelfvoorziening
Gelukkig zijn er allerlei dingen die je zelf kunt doen en maken. Veredelde gewassen zijn praktisch onmogelijk om kweken in een koud en vochtig klimaat maar er zijn talloze wilde planten soorten die ook eetbaar zijn, en zelfs nog veel meer voedingstoffen bevatten dan conventionele groenten. Als vervanging voor vlees kunnen we insecten eten. Ik vind sprinkhanen persoonlijk heel erg lekker. Ze bevatten 2 x zoveel eiwitten als normaal vlees en zijn vlug op te kweken. Ons aardgas kunnen we vervangen door biogas dat we van onze eigen groen afval en ontlasting maken. Als fruit eten we bramen, frambozen, vlierbessen, sleedoorns en rozenbottels; deze zijn veel beter bestand tegen koude omstandigheden. Om dit allemaal zelf in je eentje te verwerken is nogal wat dus zullen we er goed aan doen te investeren in onze relaties met de buren zodat we samen kunnen werken en eventueel kunnen ruilen. En we kunnen dan stapje voor stapje werken naar de energiestandaard waar ik hier op Visionair in het verleden over heb geschreven.

 

Nieuwe ijstijd door smeltend Groenland?

8 reacties / Europa, Geopolitiek, Ideeën, Maatschappij, Nederland / Door / 5 januari 2021

De Golfstroom verzwakt, omdat Groenland smelt. En als gevolg daarvan, moeten we rekening houden met een nieuwe IJstijd, klein of groter. Dat blijkt uit onderzoek, gedeeld in het blad Nature[1].

 

Smeltend Groenland veroorzaakt nieuwe ijstijd

De oorzaak is volgens dit rapport duidelijk. Namelijk, de snel stijgende temperaturen. Want deze laten de Groenlandse ijskap smelten. Hierdoor stroomt zoet smeltwater de zee in. En verdunt zo de Warme Golfstroom. Zo valt het cruciale deel van de “conveyor belt” stil. Namelijk, het omlaag zinken van het zware, zoute tropische water van de Golfstroom, wat de stroming op gang hield. Daardoor verzwakt de Golfstroom weer. En zorgt zo dat Europa afkoelt.

Ook in de middeleeuwen smolt er veel Groenlands ijs. Daarom, door dit smeltwater, denken klimatologen, verzwakte de Golfstroom al eerder. Dat was de oorzaak van de Kleine IJstijd in de achttiende eeuw. En dus, slechtere oogsten en strengere winters. En veel schilderijen met ijspret. 

Gaat de geschiedenis zich herhalen?

En gaat dat nu weer gebeuren? Ja, ook nu weer, zo wijst nieuwe research uit 2018 en 2020 uit. Want niet alleen vonden onderzoekers een blob koud, zoeter smeltwater in de Atlantische Oceaan, die de Golfstroom dreigt te blokkeren [2]. Een andere groep ontdekte ook een hoger zoutgehalte van de zuidelijke Atlantische Oceaan. Ook weer een ander bewijs dat de Golfstroom, die dat zoute water verdunt, afzwakt [3]. 

Grote stroom meanderend smeltwater in het ijs van Groenland. Nieuwe ijstijd door smeltend Groenland?
Grote stroom meanderend smeltwater in het ijs van Groenland. Betekent het ontdooien van Groenland een nieuwe ijstijd? Bron:  Ian Joughin. Polar Science Center, Applied Physics Lab, University of Washington, Seattle, USA. Overname voor niet-commercieel gebruik toegestaan volgens CC 3.0 licentie

Bronnen
1. Rahmstorf, S., Box, J., Feulner, G. et al. Exceptional twentieth-century slowdown in Atlantic Ocean overturning circulation. Nature Clim Change 5, 475–480 (2015). https://doi.org/10.1038/nclimate2554
2. Caesar, L., Rahmstorf, S., Robinson, A. et al. Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. Nature 556, 191–196 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0006-5
3. Zhu, C., Liu, Z. Weakening Atlantic overturning circulation causes South Atlantic salinity pile-up. Nat. Clim. Chang. 10, 998–1003 (2020). https://doi.org/10.1038/s41558-020-0897-7

Animatie van het gedrag van de landbrug tussen Amerika en Siberië. Bron: NOAA

Landbrug maakte landbouw onmogelijk tijdens IJstijd

2 reacties / Analyses, Wereld, Wetenschap / Door / 11 april 2012

De reden dat er geen landbouw werd ontwikkeld tijdens de laatste IJstijd, en er dus geen steden met beschaving konden ontstaan, was dat de aarde in die tijd werd geteisterd door felle klimaatschommelingen. Maar wat veroorzaakte die? Het antwoord: een landbrug in het hoge noorden.

Raadselachtige snelle klimaatsveranderingen
Een groot deel van het laatste glaciaal (zoals datgene wat er in het dagelijks leven een ijstijd noemen officieel heet) werd gekarakteriseerd door felle klimaatschommelingen. Op schijnbaar onvoorspelbare tijden vanaf ongeveer 80 000 jaar gleden, stegen en daalden de gemiddelde jaartemperaturen in en rond het Noord-Atlantische gebied met tien graden of meer in minder dan twintig jaar. Ter vergelijking: de gemiddelde temperatuur in Nederland is negen graden. Die in het uiterste zuiden van Spanje, bij Málaga, is negentien graden. Het klimaat in Spanje kon dus in twintig jaar plotseling veel weg hebben van dat van Nederland. Of dat in Nederland veel weg hebben van het klimaat in Nuuk, de hoofdstad van Groenland, waar de gemiddelde jaartemperatuur -1 graad is. Brrrr.  Niet fijn als je net een olijvengaard hebt gepoot.

Wisselvallig klimaat maakte landbouw onmogelijk
Een boer zou hier met de handen in het haar zitten. Dit verklaart ook waarom er in het Pleistoceen – het tijdperk van de ijsbedekkingen – door de mens geen landbouw werd ontwikkeld en pas in het Holoceen, ongeveer tienduizend jaar geleden, overal ter wereld de eerste landbouwexperimenten begonnen. Landbouw is de enige reden dat  we hier nu met bijna twintig miljoen zeer weldoorvoede mensen in dit drooggelegde moeras kunnen wonen, waar nog geen tienduizend jaar geleden enkele duizenden jagers en verzamelaars een armzalig bestaan bevochten. En als er nu weer net als in het Pleistoceen van deze felle klimaatwisselingen komen, zullen boeren en landbouwkundigen halsbrekende toeren moeten uithalen om zware hongersnoden te voorkomen. Falen ze, dan zullen we weer achter de konijnen en zeemeeuwen aan moeten jagen (grotere dieren hebben we al uitgemoord).

Animatie van het gedrag van de landbrug tussen Amerika en Siberië. Bron: NOAA
Animatie van het gedrag van de landbrug tussen Amerika en Siberië. Bron: NOAA

Landbrug
Klimatologen verzonnen veel verklaringen voor deze plotselinge klimaatschommelingen. Zo zou de zon plotseling veel minder actief zijn geworden of wellicht een instabiele, op hol geslagen klimaatcyclus. Een nieuw onderzoek van klimatoloog Aixue Hu, verbonden aan het Amerikaanse National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, wijst op een simpeler verklaring: een landbrug die de zeestroming blokkeerde. Wat we nu kennen als de Beringstraat was tijdens de vorige IJstijd een landbrug, die Alaska en Siberië met elkaar verbond. Ongeveer tachtigduizend jaar geleden slokten de oprukkende ijskappen in Europa en Noord Amerika zoveel water op, dat het zeeniveau daalde tot vijftig meter onder het huidige peil en de Beringstraat droogviel. Op het hoogtepunt van de ijstijd was deze landbrug tot rond de 1500 km breed.

Hu’s team onderzocht twee simulaties. In één was de Beringstraat open, in de andere afgesloten. In elke simulatie voegden de onderzoekers geleidelijk grote hoeveelheden zoet water toe aan de noordelijke Atlantische Oceaan tussen 20° and 50° noorderbreedte (zeg maar, de oceaan tussen Marokko en Nederland). Deze oceaan ontving grote hoeveelheden smeltwater als de ijskappen periodiek smolten tijdens kortdurende warme perioden. Anno nu loopt door dit gebied de Warme Golfstroom, die maakt dat er op de Britse Eilanden olijven kunnen worden gekweekt. Deze Golfstroom bestaat bij de gratie van het afzinken van het afgekoelde, zoute tropische water dat vervolgens naar het zuiden vloeit. Zonder deze schakel zouden de wereldwijde oceaanstromingen tot stilstand komen en het klimaat hier even akelig worden als dat in Vladivostok, aldus Hu.

In beide simulaties leidden deze korte pieken in smeltwatertoevoer tot een laag zoet, koud water. Dit water was zo zoet dat zelfs als het afkoelde, het nooit zwaarder werd dan het zoute water er onder. Gevolg: een tijdelijk stilvallen van de Golfstroom en dus hevige vrieskou in Europa en Groenland. Echter: als de Beringstraat was afgesloten, duurde deze koude periode 1400 jaar. Als de zeestraat open was, kostte het de oceaanstromen niet meer dan 400 jaar om zich te herstellen. Klaarblijkelijk stabiliseert de landbrug de zeestroming. Als de oceaanstromingen werden stilgelegd in de simulaties, daalden de temperaturen in Groenland plotseling met 12 graden – opmerkelijk genoeg komt dit overeen met de via Groenlandse ijsmonsters vastgestelde periodieke temperatuurdalingen. In de toekomst, voegen de auteurs geruststellend toe, zullen deze uitblijven, omdat de zeespiegel stijgt en de Beringstraat open blijft.

Maar toch. Ook vierhonderd jaar vrieskou in plaats van 1400 jaar  lijkt me persoonlijk geen pretje.

Bron:
Land Bridge Caused Wild Temperature Swings, Science Magazine (2012)
Aixue Hu et al., Role of the Bering Strait on the hysteresis of the ocean conveyor belt circulation and glacial climate stability, PNAS (2012), doi: 10.1073/pnas.1116014109

De Warme Golfstroom houdt Europa behaaglijk.

Golf zoet smeltwater brengt koude in Europa

4 reacties / Europa, Wereld, Wetenschap / Door / 23 januari 2012

Britse onderzoekers ontdekten een enorme koepel zoet water in de westelijke Noordelijke IJszee. Het gevolg, denken ze, van sterke poolwinden die het water van de Beaufort zeestroming opzwepen. Wat als deze winden op een gegeven moment gaan liggen? Het gevolg: de Golfstroom wordt afgeremd en een koude winter slaat hard toe in Europa.

De zoetwaterkoepel (de oranje vlek links) kan de sink holes van de Golfstroom (paarse vlek rechts) verstoren.
De zoetwaterkoepel (de oranje vlek links) kan de sink holes van de Golfstroom ten oosten van Groenland (paarse vlek rechts) verstoren.

Zoetwaterheuvel in westelijke IJszee
De onderzoekers maakten gebruik van de ESA-satellieten ERS-2 en Envisat. Deze satellieten maten de hoogte van het zeewateroppervlak in de jaren 1995 tot 2010. Volgens hun berekeningen is de zeespiegel sinds 2002 met zo’n 15 cm gestegen en is het volume aan zoet water met 8000 kubieke kilometer toegenomen. Alweer volgens hun berekeningen is dit ongeveer tien procent van alle zoete water in de Noordelijke IJszee, aldus hoofdauteur Dr Katharine Giles van het Britse Centre for Polar Observation and Modelling (CPOM) aan het University College London. Als deze winden gaan liggen, stroomt de zoetwaterkoepel leeg over de rest van de Noordelijke IJszee en misschien zelfs in de Atlantische Oceaan. Dit heeft ingrijpende gevolgen, onder meer op de Golfstroom.

Golfstroom vertraagd
De Golfstroom, waarvan de oostelijke aftakking West-Europa een aangenaam mild klimaat geeft, bestaat uit warm, zout water, afkomstig uit de Golf van Mexico. Ten oosten van Groenland bevinden zich zogeheten zinkgaten, waar deze enorme watermassa de diepte in zakt en terug naar het zuiden stroomt in de vorm van de zeer koude, maar voedselrijke Labradorstroom. Om deze reden is Oost-Canada, waar de Labradorstroom langs stroomt, alsmede de Amerikaanse oostkust veel kouder dan Europese gebieden op dezelfde breedtegraad. Om een indruk te geven: New York ligt op dezelfde breedtegraad als het veel warmere Madrid en Porto.

De Warme Golfstroom houdt Europa behaaglijk.
De Warme Golfstroom houdt Europa behaaglijk.

Vrieskou door zoet water
Een massa zoet water blokkeert de Golfstroom, waardoor deze wordt afgeremd en minder, of zelfs helemaal geen, warmte meer richting Europa kan voeren. Rond de twaalfduizend jaar geleden (en 8200 jaar  geleden) vond er een korte, scherpe terugval naar een ijstijd plaats: Lake Agassiz, een enorm zoetwatermeer in de noordelijke Verenigde Staten en zuidelijk Canada, stroomde toen in twee keer leeg in de Atlantische Oceaan. Beide keren (het Jongere Dryas en het  ‘8200 Event’) daalden de temperaturen tot ijstijdniveau.  De gevolgen van het stilleggen van de Golfstroom zijn nogal ingrijpend. Ook het afzwakken van de Golfstroom kan al leiden tot een sterke temperatuurdaling.

Invloed wind sterker door smelten poolijs
De  onderzoekers stellen dat de Noordelijke IJszee nu veel gevoeliger is voor windinvloeden door het smelten van het ijs, dat tot voor die tijd de oceaan er onder thermisch en mechanisch isoleerde. Pas toen de wind vrij spel kreeg kon deze het water opstuwen en de koepel vormen. Tot nu toe hebben de winden de koepel intact gehouden, maar als ze gaan liggen, kan dit water de andere kant op gaan stromen. Met ingrijpende gevolgen in Europa.

Kortom: weer heel wat koren op de molen voor hen die geloven dat door smeltwater een nieuwe IJstijd, pardon, glaciaal, kan ontstaan. We kunnen dit verschijnsel maar beter goed in de gaten houden.

Bronnen:
 Katharine A. Giles, et al., Western Arctic Ocean freshwater storage increased by wind-driven spin-up of the Beaufort Gyre, Nature Geoscience, 2012
Huge pool of Arctic fresh water could cool Europe, Planet Earth Online (2012)

Muskusossen zwierven in het Pleistoceen over een veel groter gebied rond dan nu.

Oost-Siberië tijdens IJstijd opmerkelijk warm

7 reacties / Wereld, Wetenschap / Door / 12 januari 2012

Oost-Siberië kent extreme temperatuurverschillen, met zomers tot dertig graden en winters tot onder de zestig graden onder nul. Het eerste slachtoffer van een ijstijd, zou je denken. Integendeel, blijkt nu uit onderzoek aan DNA.

Oost-Siberië tijdens ijstijd gastvrijste plek van Rusland
Op dit moment ligt de noordelijke koudepool – de plek waar winters het koudst zijn – in het Oost-Siberische Jakoetië met temperaturen tot onder de -60 graden. Opmerkelijk genoeg blijkt dit gebied (en de Pacifische westkust van Noord-Amerika)  tijdens de laatste ijstijd – of glaciaal, zoals dat officieel heet, we leven nu in een ijstijd omdat er op aarde ijskappen bestaan – aanmerkelijk bewoonbaarder te zijn geweest dan Europa en het oosten van Noord-Amerika. Zo blijkt uit analyse van ingevroren DNA van planten en dieren uit de permafrost.

Muskusossen zwierven in het Pleistoceen over een veel groter gebied rond dan nu.
Muskusossen zwierven in het Pleistoceen over een veel groter gebied rond dan nu.

Grote variatie in DNA wijst op onverstoord dier- en plantenleven
Ook gletsjerijs kan oeroud DNA bevatten maar er is domweg veel meer permafrost (de bodem die het hele jaar door bevroren blijft, in die gebieden waar de gemiddelde jaartemperatuur onder nul is) dan gletsjerijs, aldus onderzoeker Haile.

Zijn collega Eva Bellemain van de universiteit van Oslo presenteerde december 2011 op de International Barcode of Life Conference in Adelaide, South Australia, de eerste onderzoeksresultaten van het DNA in Siberische permafrost. 

Monsters uit hartje IJstijd verklaren hoe mens de Beringstraat overstak
De monsters zijn afkomstig uit 15.000 tot 25.000 jaar geleden bevroren sediment uit zuidelijk Chukotla, de meest oostelijk gelegen, uiterste punt van de  Siberische landmassa. Dit is een zeer interessant tijdvak, want 20.000 jaar geleden kelderden de temperaturen tot ongekende diepte en rukten de ijsmassa’s op tot diep in Europa en de Verenigde Staten. Uit het grote aantal soorten konden de genetici opmaken  dat de biodiversiteit hartje IJstijd groot was in dit gebied. Opmerkelijk genoeg  bleven grote delen van Siberië, Canada en Alaska dus ijsvrij terwijl zuidelijker gebieden wel met ijs werden bedekt. Oost-Siberië vormde hierdoor een gastvrije woonplaats voor talloze plant- en diersoorten, waaronder de mens, die in deze periode de Beringstraat overstak.

Ecosysteem overleeft enorme temperatuurschommeling
Een andere opmerkelijke ontdekking, deze keer gedaan in het noordelijkste puntje van Siberië, het Taymyr-schiereiland: het ecosysteem bleef  qua soortensamenstelling intact, hoewel de gemiddelde temperaturen tussen 46 000 en 12 000 jaar geleden in een bereik van  twintig graden op en neergingen – als die temperatuurwaarneming tenminste klopt.[3] De gevolgen van klimaatverandering op zich lijken dus mee te vallen – dat wil zeggen, zolang er geen zichzelf versterkende feedback loop ontstaat.

Bronnen:
1. Siberia was a wildlife refuge in the last ice age – New Scientist (2012)
2. Quaternary Science Reviews, DOI: 10.1016/j.quascirev.2011.07.020.
3. Molecular Ecology, DOI: 10.1111/j.1365-294x.2011.05287.x

We weten nog steeds niet wat de exacte oorzaak is voor een ijstijd. Een bijzonder akelige gedachte.

De mammoet in de ijskast

6 reacties / Visionaire vragen, Wereld, Wetenschap / Door / 10 januari 2012

Nog steeds weten we niet wat ijstijden precies veroorzaakt. Dat is zeer verontrustend, want bij een nieuwe ijstijd wordt Europa ten noorden van de Alpen en Pyreneeën onbewoonbaar en zullen miljarden mensen verhongeren of sterven door de kou. De verklaring van de gevestigde klimaatwetenschap, de zogeheten Milanković-cycli, rammelt van alle kanten. We kunnen ons maar beter zorgen maken…

De ontdekking van de ijstijd
In de vroege negentiende eeuw ontdekten de allereerste geologen deep time. Fossielen van dieren in massief zandsteen en kalksteen wezen uit dat de aarde veel en veel ouder was dan tot dan toe gedacht. Ook werd duidelijk dat het klimaat in vroeger tijden heel anders was dan nu. In bodemlagen van nu gematigde windstreken doken fossielen van mammoeten en geologische overblijfselen van gletsjers op, die nu alleen ver boven de poolcirkel of in het hooggebergte te vinden zijn. Nu weten we dat tijdens het grootste deel van het Pleistoceen – de geologische periode die de laatste twee miljoen jaar beschrijft, het tijdperk waarin Homo sapiens zich ontwikkelde uit Homo erectus – Europa en Noord-Amerika grotendeels bedekt waren door honderden meters dik landijs. Wat zorgde voor deze plotselinge klimaatomslagen de afgelopen twee miljoen jaar?

We weten nog steeds niet wat de exacte oorzaak is voor een ijstijd. Een bijzonder akelige gedachte.
We weten nog steeds niet wat de exacte oorzaak is voor een ijstijd. Een bijzonder akelige gedachte.

Gevolgen IJstijd uitermate akelig
Uit klimaatgrafieken weten we in ieder geval dat de Warme Golfstroom helemaal stil kwam te liggen. Waar nu de Atlantische Oceaan tot Spitsbergen ijsvrij is, is tijdens ijstijden het pakijs opgerukt tot bij Engeland. Huilende poolwinden loeiden over een troosteloze toendra, die eens Nederland en de Noordzee zal worden. De locaties waar ooit New York, Chicago, Scandinavië en Moskou zullen verrijzen, zijn begraven onder tientallen tot honderden meters dik landijs. Kortom: het Amerikaanse Midden-Westen, Canada en West-Europa, de graanschuur van de wereld, worden onbewoonbaar.

 Dit betekent dat de wereldvoedselproductie halveert, ook omdat de woestijnen oprukken. Het logische gevolg: een hongersnood zoals de mensheid nog niet eerder heeft gekend. Kortom: vergeleken met een ijstijd zijn die enge broeikaseffectverhalen een gezellige picknick. En in tegenstelling tot het broeikaseffect weten we 100% zeker dat ijstijden al eerder zijn voorgekomen – en dat ons warme interglaciaal bijna ten einde is.

IJstijd valt in door dik pak sneeuw dat in de zomer niet meer wegdooit
De grote gletsjers die tijdens ijstijden ontstaan vernietigen alles waar ze over heen bulldozeren, inclusief sporen uit de tijd dat de ijstijden begonnen.  Hierdoor tasten klimaatonderzoekers in het duister over de exacte oorzaak. Wel is er maar één bekend mechanisme dat een stuk land het hele jaar door onder nul brengt en houdt: een tientallen meters dik pak sneeuw dat in de zomer niet meer wegdooit. Ligt die sneeuw er eenmaal, dan houdt de ijskap zichzelf in stand. Sneeuw en ijs reflecteren het meeste zonlicht, waardoor de warmtebalans van de aarde verandert en de aarde afkoelt. Maar waar komen die enorme hoeveelheden sneeuw vandaan? Immers: in de winter zijn de temperaturen en is de zonnestraling te laag om veel waterdamp in de lucht te brengen.

‘Magnetische pole shift zet vulkanische activiteit in gang’
Onze aardkern bestaat uit een vaste binnenkern en een vloeibare buitenkern. Het vloeibare ijzer-nikkel mengsel in de buitenkern stroomt en wekt zo het aardmagnetische veld op. Deze stromingen veranderen voortdurend – de reden dat het aardmagnetisch veld geregeld omkeert en de polen aan de wandel gaan. Deze omkeringen, geomagnetic reversals, vinden ongeveer elke honderdduizend tot miljoen jaar plaats. De laatste omkering vond 780 000 jaar geleden plaats. Het magnetische veld is nu snel aan het verzwakken en de magnetische pool beweegt nu vier keer zo snel als honderd jaar geleden. De oorzaak is -vermoed ik – een zich ontwikkelende onevenwichtigheid in de aardkern, zie ons eerdere artikel.

Al langer is bekend dat vulkanische activiteit twee oorzaken kent: bewegende continentale platen (bijvoorbeeld subductie in Japan of uit elkaar trekken van twee platen op IJsland) of de aanwezigheid van een vulkanische hotspot. Voor deze hotspots zijn er twee theorieën: de overheersende mantelpluimtheorie en de concurrerende plaatdynamiek theorie. Interessant is dat sommige, niet alle, hotspots een verhoogd gehalte aan helium-3 hebben (afkomstig uit de kern van de aarde; in tegenstelling tot helium-4 dateert alle He-3 van de Big Bang). Dit zou ruimte bieden aan beide theorieën. Interessant voor ons is de mantelpluimtheorie, immers deze postuleert dat mantelpluimen afkomstig zijn uit het grensvlak tussen de mantel en de aardkern. Klopt de mantelpluimtheorie voor in ieder geval enkele hotspots, dan staat een magnetische omkering niet op zichzelf. Tegelijkertijd hiermee verandert dan het patroon van vulkanische activiteit.

‘Noordelijke IJszee opgewarmd door onderzeese vulkanen’
De directe oorzaak van een ijstijd is, zoals gezegd, een dik pak sneeuw dat in de zomer niet wegsmelt. Er moet dus een proces zijn dat onafzienbare hoeveelheden vochtige waterdamprijke lucht levert, die omgezet kan worden in meters en meters sneeuw. De atmosferische rivieren zijn uiteraard de meest voor de hand liggende verklaring, maar kunnen niet verklaren waarom een groot gebied tegelijkertijd met meters sneeuw wordt bedekt. Een andere mogelijkheid is een uitgebreid sneeuwfront afkomstig van de Atlantische Oceaan dat werkelijk meters en meters sneeuw dumpt. De mogelijkheid die in het boek Not by Fire but by Ice, geschreven door architect Robert Felix van de website Ice Age Now, wordt genoemd is onderzees vulkanisme onder de Noordelijke IJszee, als gevolg van een actieve hotspot door de veranderingen in de aardkern. Als deze zee abnormaal warm wordt, aldus de theorie, verdampt er veel meer water en kunnen er in hartje winter onafzienbare hoeveelheden sneeuw naar beneden komen. Ongeveer het effect van een stomende pan in de vrieskou.

Zin of onzin?
De Noordelijke IJszee heeft een oppervlakte van 14 miljoen vierkante kilometer en is gemiddeld ongeveer een kilometer diep.  Om deze enorme watermassa bijvoorbeeld vijf graden op te warmen is een onvoorstelbaar grote hoeveelheid energie nodig: plusminus 3 * 10^23 joule. Om een indruk te geven: daarvoor heb je een half miljoen Krakatau-vulkaanuitbarstingen nodig, een maand zonneschijn van de hele aarde samen of de inslag van één asteroïde van het dino-killende Chicxulubformaat. Niet erg waarschijnlijk. Aan de andere kant: door vulkanen verhit warm water stijgt op en zou in theorie in een enkele opwellende eruptie, ongeveer zoals in vulkaanmeren als Lake Nyos in Kameroen, vrij kunnen komen als een warme oppervlaktelaag, die overigens geheel zou moeten verdampen en in sneeuw veranderen om een effectieve ijstijd te krijgen. Niet erg plausibel, zacht uitgedrukt.  Ook was de laatste poolomkering 780 000 jaar geleden, terwijl ijstijden elkaar vrij regelmatig elke 100 000 jaar opvolgen. Kortom: onzin. De verwijzingen naar de monumentaalste fantast uit de moderne geschiedenis, Immanuel Velikovsky, wijzen daar ook op.

Stilvallen Golfstroom?
Zelf ga ik denk ik meer voor een veranderend luchtcirculatiepatroon als gevolg van het stilvallen van de Golfstroom (waar het nu op lijkt uit te draaien), waardoor zware sneeuwfronten grote stukken van het Europese en Amerikaanse continent overdekken met meters sneeuw. Ongeveer wat er enkele jaren terug hier gebeurde en nu in de USA gebeurt, maar dan op veel grotere schaal.

Atmosferische ijspegel des doods
Een andere theorie die wel eens is geopperd door grenswetenschappers (en verfilmd in de film The Day After Tomorrow) is het omlaag storten van de ijskoude lucht van -80 graden op de grens van de troposfeer en de stratosfeer, een soort atmosferische ijspegel des doods. Hoe warmer de troposfeer, hoe kouder de lucht op deze grens. Dit gaat op een gegeven moment helemaal fout, aldus de theorie, waardoor er een dichte stroom ijskoude lucht omlaag stroomt. Onzin, volgens meteorologen. Immers, hoe meer je lucht samenperst (bijvoorbeeld door de vier keer zo hoge druk op zeeniveau), hoe warmer deze wordt. De bekende Ideale Gaswet van Clausius-Clapeyron. Maar toch. Stel dat deze lucht zeer extreem afkoelt, tot onder de 150 kelvin (-123 graden C), bijvoorbeeld. Ook bij de opwarming die dan ontstaat blijft deze lucht dan nog erg koud. Deze kurkdroge (dus zware) lucht wurmt zich onder de warme waterdamprijke lucht, die zo afkoelt, uitregent en zorgt zo voor een heftige sneeuwbui (een bekend effect; de voornaamste oorzaak van heftige regen- of sneeuwval). Als de temperatuurinversie maar groot genoeg en dus instabiel wordt, is dit scenario zeker denkbaar. Om een heftige uitsneeuwing op de juiste plek (Noord Amerika en Europa inclusief West- en Centraal-Rusland)  te veroorzaken zou dit verschijnsel zich precies boven de Atlantische Oceaan moeten voordoen.

Levensgevaarlijke bedreiging vraagt om veel meer onderzoeksbudget
Wat ook ijstijden veroorzaakt, het moet iets zijn dat bliksemsnel werkt. We hebben geen zinnige verklaring voor deze plotselinge gebeurtenis op grond van de gevestigde klimaatwetenschap, dus mijns inziens moeten deze alternatieve verklaringen -voor zover niet in strijd met de natuurkunde, zoals in het geval van Felix – serieus worden onderzocht. De gevolgen van een plotselinge ijstijd zijn namelijk letterlijk dodelijk, zeker in Europa (inclusief Nederland), Rusland, Canada en de VS. Helaas hebben de genieën die de westerse democraturen regeren, de juiste prioriteiten niet helemaal op een rijtje.

Lees ook
De gevolgen van de komende ijstijd
‘Landbrug Amerika veroorzaakte ijstijden’

Bron
Ice Age Now

Een vrij kleine temperatuurdaling had al dit effect.

‘Invloed kooldioxide op temperatuur zwaar overschat’

8 reacties / Wereld, Wetenschap / Door / 25 november 2011

Het klimaat zou wel eens minder gevoelig voor kooldioxide kunnen zijn dan we dachten – en de temperatuurstijging deze eeuw minder dan tot nu toe aangenomen. Als we tenminste een nieuwe analyse van de vorige ijstijd mogen geloven.

Hoe gevoelig is ons klimaat voor een CO2-stijging?
De meeste schattingen gaan er van uit dat als de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer verdubbelt, de temperatuur stijgt met drie graden. Dit is de zogeheten klimaatgevoeligheid. Deze drie graden is echter alleen een schatting. De internationale klimaatorganisatie IPCC stelt dat de klimaatgevoeligheid tussen de twee en viereneenhalve graad in ligt. Dit betekent dat de temperatuurstijging door een gegeven stijging in kooldioxidegehalte nog steeds onzeker is. Om deze onzekerheid te verminderen bestudeerden Andreas Schmittner van de universiteit van Oregon en zijn collega’s het tijdstip dat de vorige ijstijd het heftigst was, rond de 20 000 jaar geleden.

Een vrij kleine temperatuurdaling had al dit effect.
Een vrij kleine temperatuurdaling had al dit effect.

Afkoeling door minder CO2 minder dan gedacht
Hiervoor gebruikten ze al eerder gepubliceerde data om een gedetailleerde kaart van oppervlaktetemperaturen samen te stellen. Naar bleek, was de aarde 20 000 jaar geleden 2,2 graden koeler dan nu. Uit monsters van de Groenlandse ijskap en Antarctica weten we al dat de kooldioxidegehaltes toen veel lager waren dan nu. Schmittner voerde dit getal in in een klimaatmodel en probeerde de wereldwijde temperaturen in die tijd te reconstrueren. Het getal van 2,4 graden Celsius bleek het meeste overeen te komen met de resultaten. Dit ligt aan de onderkant van wat het IPCC veronderstelt bij ongewijzigde broeikasuitstoot.

Klopt het klimaatmodel wel?
Niet iedereen is het echter met deze conclusie eens. Volgens collega Schmidt onderschat hij de afkoeling in Antarctica en gematigde breedtes. Hij gebruikte namelijk maar één model. Andere modellen zouden, claimt Schmidt, een grotere klimaatgevoeligheid geven. Schmittner wil daarom nu ook andere klimaatmodellen doorrekenen. Ook wijst hij er op dat deze relatief geringe temperatuurdaling van 2,2 graden bepaald niet betekent dat we veilig zijn voor extreme gevolgen van klimaatverandering. Per slot van rekening was het tijdens de laatste ijstijd weliswaar maar 2,2, graden koeler dan nu, maar waren er enorme ijskappen, waren de klimaatgordels sterk verschoven en was het zeeniveau 120 m lager dan nu.

Gevolgen even dramatisch als tijdens laatste ijstijd?
“Zeer kleine veranderingen in temperatuur veroorzaken enorme veranderingen in bepaalde regio’s,” aldus Schmittner. Zelfs een kleine temperatuursverandering kan dus enorme gevolgen hebben. Persoonlijk denk ik overigens dat deze gevolgen relatief meevallen. De ijstijd was het gevolg van het overschrijden van een omslagpunt, waardoor de sneeuw ’s zomers bleef liggen en zich enorme ijskappen konden vormen. Deze ijskappen reflecteerden extra zonlicht. Er kan nu niet veel meer smelten. Wel is er het grote gevaar dat de methaanhydraten in de toendra gaan smelten.

Omdat Antarctica geïsoleerd ligt – het ijscontinent met zijn kilometers dik landijs wordt omgeven door een koude circumpolaire zeestroom – zal een beperkte temperatuursverhoging van 2,4 graden hooguit de Groenlandse ijskap laten smelten. Hierdoor stijgt de zeespiegel met hooguit enkele meters. Vervelend, maar overkomelijk. De gevolgen van een ijstijd zijn vele malen vervelender dan een beetje opwarming. Er zijn betere redenen om komaf te maken met fossiele brandstoffen dan klimaatverandering. Afhankelijkheid en milieuvervuiling, bijvoorbeeld.

Bronnen
1. Andreas Schmittner et al., Climate Sensitivity Estimated from Temperature Reconstructions of the Last Glacial Maximum, Science (2011)
2. CO2 may not warm the planet as much as thought, New Scientist (2011)

Drijvende zonnepanelen verminderen ook de verdamping. Ideaal voor irrigatievijvers. Bron: Sunergy Inc.

Zon op zee: oceaan beter dan woestijn

4 reacties / Ideeën en techniek, Maatschappij, Nederland / Door / 6 november 2011

Uit recent onderzoek blijkt dat zonnepanelen plaatsen in de woestijn heel veel zoet water kost om ze te koelen. Gelukkig is er een uitstekend alternatief: de zee. Mede ontwikkeld in India en Israël.

Sahara: walhalla voor zonne-energie
Zonne-energie ontwikkelaars kijken verlekkerd naar de Sahara. Geen wonder. De grootste woestijn ter wereld, acht miljoen vierkante kilometer groot, krijgt per vierkante meter een indrukwekkende hoeveelheid zonneschijn binnen: 3200 kWh per vierkante meter, twee keer zoveel als in Spanje. Zet een oppervlakte van honderd bij honderd kilometer (de drie noordelijke provincies) vol en je wekt voldoende elektriciteit op om heel Europa van elektriciteit te voorzien[1].

Maar… geen koelwater
Er is alleen één maar. Zonnepanelen werken niet goed als ze erg heet worden en juist dat is in de Sahara, waar je in de middag op de motorkap van je auto een ei kan bakken, een groot probleem.

Firma’s als Desertec, die een netwerk van zonnecentrales in de Sahara plannen, werken daarom met CSP[2], concentratortechnologie, die met spiegels werkt in plaats van met zonnepanelen. De ‘natte’ vorm werkt door omzetting van water in stoom. Water, zoals bekend, is uiterst schaars in de Sahara. Volgens berekeningen van onderzoekers zou zelfs een vijfde van alle zoetwater in de Sahara-regio nodig zijn om de zonnepanelen te koelen[2]. Vermoedelijk iets waarop woestijnbewoners wat minder enthousiast zullen reageren, al maken dure auto’s en satellietschotels vermoedelijk veel goed. Een oplossing, door [3] gesuggereerd, is de droge variant van CSP te kiezen, bijvoorbeeld de gesmolten zout-variant in combinatie met een zonnetoren. Dit zou zelfs minder water kosten dan het huidige fossiele brandstofverbruik.

Drijvende zonnepanelen verminderen ook de verdamping. Ideaal voor irrigatievijvers. Bron: Sunergy Inc.
Drijvende zonnepanelen verminderen ook de verdamping. Ideaal voor irrigatievijvers. Bron: Sunergy Inc.

Drijvende zonnepanelen in het Nassermeer?
Een optie zou zijn deze zonnepanelen te laten drijven in het Egyptische Nassermeer ten zuiden van Aswan(ibid). Dit zou de evapotransporatie hierin ook wat verminderen. Goed nieuws voor Egypte, dat met ernstige watertekorten kampt. Hiervoor kan een Indiaas-Australisch ontwerp worden gebruikt.

Zonnefarm op zee
De politieke situatie in Egypte met een uiterst actieve tak van de Moslimbroederschap is echter nogal instabiel. Een voor Europa gunstiger oplossing  is daarom een drijvende zonnefarm op zee. Weinig bekend is echter dat het gebied met weinig bevolking zich ook over zee uitstrekt. Ter hoogte van bijvoorbeeld de Canarische en Kaapverdische Eilanden valt ook weinig regen. Eilanden in deze regio, zoals Kaapverdië en ook Aruba zijn daarom nogal droog. De hoeveelheid zonneschijn hier is daarom aanzienlijk.

Firma’s als Solaris Synergy hebben al goede drijvende zonnepanelen ontwikkeld[4]. Voor open zee is uiteraard een robuustere constructie nodig. De opgewekte energie kan dan in tankers in de vorm van bijvoorbeeld waterstof naar het vasteland worden vervoerd. Als dit wordt gecombineerd met windmolens en golfslaggeneratoren ontstaat een volwaardige drijvende energiefarm met mogelijk wat land- of tuinbouw.  Of bewoning. Vooral voor Nederland is dit interessant. Zowel in het geval van een nieuwe ijstijd als in het geval van een sterke zeespiegelstijging wordt ons land onbewoonbaar. Een uitwijkmogelijkheid op zee is dan geen gek idee.

Bronnen
1. Hani El-Nokraschi, The Desert of Egypt als Everlasting Powerhouse of Energy and Water
2. Desertec promotiefolder
3. ‘Water-Intensive CSP is Impossible for Desert Solar’
4. Solaris Synergy

Nederland ziet er ongeveer zo uit als de zeespiegel zeven metr stijgt.

Nederzee

5 reacties / Nederland, Wereld, Wetenschap / Door / 18 oktober 2011

Een groot deel van Nederland ligt onder de zeespiegel, een ander groot deel ligt er maar een paar meter boven. Hoe zou ons land er uit zien als de waterspiegel vijf meter hoger staat, zoals sommige broeikasonderzoekers beweren?

Nederland ziet er ongeveer zo uit als de zeespiegel zeven metr stijgt.
Nederland ziet er ongeveer zo uit als de zeespiegel zeven metr stijgt.

Een groot deel van Nederland ligt ver onder de zeespiegel. De afgelopen duizenden jaren is de zeespiegel redelijk constant gebleven maar dit is in de geologische geschiedenis van de aarde eerder de uitzondering dan de regel. Zo vond er door het verdwijnen van het laatste restje van de Laurentische ijskap, over Québec en Ontario, een grote zeespiegelstijging plaats, waardoor de Zwarte Zee onderliep en ook de Doggersbank,  toen nog een eiland in de Noordzee, er aan moest geloven. Dit was meer dan achtduizend jaar geleden. Uit eerdere interglacialen – perioden tussen ijsbedekking in – weten we dat de zeespiegel zelfs nog meer kan stijgen dan nu.

Volgens broeikasonderzoekers hebben we het zo bont gemaakt met onze kooldioxideuitstoot, dat de aarde opwarmt en dat hierdoor de oceaan ook zal gaan uitzetten. Een en ander heeft het gevolg dat de zeespiegel vijf meter gaat stijgen[1]. Er zal als dit klopt, in het jaar 2500  weinig over zal zijn gebleven van het grootste deel van Nederland. Gelukkig duurt dat nog even, dus wacht nog even met het inrichten van een strandtent op de Grebbeberg.

Het is ook de vraag of deze voorspelling wel klopt. We begrijpen nog maar weinig van de ingewikkelde cycli die ons klimaat regelen. Voor hetzelfde geld kan er ook een nieuwe ijstijd aanbreken. Deze laat per slot van rekening al abnormaal lang op zich wachten…

Bron
1. S. Jevrejeva, J.C. Moore, A. Grinsted. Sea level projections to AD2500 with a new generation of climate change scenarios. Global and Planetary Change, 2011