Oude klimaat reconstructie onthult inzichten in toekomstige oceaandynamiek

De Bouseformatie uit het Plioceen in het westen van Arizona bevat afzettingsrecords van vroegere waterlichamen. Het reconstrueren van klimaatdata uit het Plioceen kan wetenschappers helpen om meer te begrijpen over zowel het verleden als de toekomstige klimaatverandering.

Het Plioceen, dat duurde van 5,3 miljoen tot 2,6 miljoen jaar geleden, was een belangrijke periode in de geschiedenis van de aarde. De landengte van Panama vormde zich, waardoor Noord- en Zuid-Amerika met elkaar verbonden werden, en de ophoping van ijs aan de polen herstructureerde de biogeografie van de wereld.

Opvallend is dat het Plioceen ook de laatste tijd was waarin de atmosferische concentraties van koolstofdioxide (CO2) op aarde de 400 deeltjes per miljoen benaderden of overschreden, vóór de 21e eeuw. (De gemiddelde atmosferische CO2-concentratie was 425,40 deeltjes per miljoen in december 2024 bij het Mauna Loa-observatorium op Hawaii.)

De patronen en veranderingen in het klimaatsysteem tijdens het Plioceen kunnen ons inzicht geven in hoe de aarde zal reageren op klimaatverandering in de nabije toekomst. Paleoklimatologie laat ons bijvoorbeeld zien dat kleinere ijskappen in het Plioceen ervoor zorgden dat de zeespiegels meer dan 20 meter hoger waren dan vandaag de dag. Staat er zo’n stijging te wachten voor de rest van de eeuw?

Om te verduidelijken hoe het oude klimaat reageerde op verhoogde CO2-niveaus, hebben Jessica Tierney en haar collega’s de vroege (5,0–4,5 miljoen jaar geleden) en middelste (3,5–3,0 miljoen jaar geleden) klimaatcondities van het Plioceen gereconstrueerd met behulp van een techniek die bekendstaat als paleoklimaatdata-assimilatie.

Deze methode combineert geologische observaties van vroegere zeewatertemperaturen—verzameld uit moleculaire lipiden en microfossielen die bewaard zijn gebleven in oude mariene sedimenten—met klimaatmodellen om de vroegere klimaatomstandigheden te schatten. Ze noemden hun wereldwijde reconstructie “plioDA.” Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift AGU Advances.

De plioDA-reconstructie toont aan dat de periode warmer was dan eerder gedacht—gemiddeld 4,1℃ warmer dan pre-industriële omstandigheden. Ter vergelijking: het huidige klimaat is ongeveer 1,5℃ warmer dan pre-industriële omstandigheden.

Het model stelt ook eerdere aannames ter discussie: eerder onderzoek suggereerde dat de oceaan tijdens het Plioceen diep water vormde (een koude, zoute laag van de oceaan onder het oppervlak en de overgangsthermocline). Maar de oppervlaktezoutgehaltes die in plioDA worden getoond, maken de vorming van diep water tijdens het Plioceen onwaarschijnlijk.

Het onderzoek biedt een geactualiseerd perspectief op het klimaat tijdens het Plioceen, dat wordt beschouwd als een analogie voor de huidige klimatologische omstandigheden. Bovendien actualiseert de studie schattingen van wereldwijde temperatuurveranderingen, de gevoeligheid van het klimaat voor CO2-concentraties en de staat van de oceaan in het verleden.