Tropische bergijskernen helpen klimaatraadsels in de geschiedenis van de aarde te ontrafelen

Wetenschappers onderzoeken een klimaatraadsel dat hen kan helpen om nauwkeuriger voorspellingen te doen over de toekomst van onze planeet. In een nieuwe studie werden gegevens van ijskernen uit Groenland, Antarctica en verschillende tropische bergen vergeleken met klimaatsimulaties van het Holoceen, een geologische tijdsperiode die ongeveer 11.700 jaar geleden begon. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Communications Earth & Environment.

Gedurende deze tijd zijn natuurlijke gegevens en klimaatsimulaties van de gemiddelde temperatuur van de aarde verwarrend met elkaar in strijd, vooral in tropische bergen. De verschillen in de langetermijntrends tussen de modelvoorspellingen en de natuurlijke proxy-gegevens hebben onderzoekers ertoe gebracht deze mismatch het Holoceen temperatuurraadsel te noemen.

Met behulp van zuurstofisotopendata uit ijskernen ontdekten onderzoekers dat de gegevens van ijskernen en computer modellen van het Holoceen overeenkomen wanneer ze de poolgebieden zoals Groenland en Antarctica analyseren. Voor de tropische bergen van de aarde geldt dit echter niet, aldus Yuntao Bao, hoofdauteur van de studie en postdoctoraal onderzoeker in de geografie aan de Ohio State University. “Huidige klimaatsimulaties stellen dat de planeet in het Holoceen een vroege, constante stijging van de temperatuur heeft ervaren, maar de meeste paleoklimaatmonsters suggereren dat de aarde later in het Holoceen een wereldwijde koelperiode doormaakte,” zei Bao.

Het team ontdekte dat ijskerngegevens van tropische bergen zoals Kilimanjaro in Tanzania en Huascarán in Peru een mogelijke afkoeling van 0,8 tot 1,8 graden Celsius suggereren, terwijl modellen een langdurige opwarming van 1,5 graden aangeven. Deze klimaatschommelingen werden aangedreven door orbitaal forcering, of veranderingen in de baan van de aarde rond de zon, die het wereldklimaat beïnvloeden. De mismatch tussen modellen en gegevens over tropische bergen vormt echter een uitdaging voor onderzoekers die de onderliggende oorzaken van de zuurstofisotopenverhoudingen van tropische bergen en de bijbehorende temperatuurveranderingen tijdens het Holoceen willen verklaren.

Klimaatsimulaties negeren vaak belangrijke factoren, zoals vegetatie en landgebruik, die de Holoceense temperaturen zouden kunnen hebben beïnvloed, zei Bao. “Alle modellen hebben verschillende soorten onzekerheden,” voegde hij eraan toe. “Maar door gebruik te maken van isotopische gegevens uit ijskernen als richtlijn, kunnen we een betere manier vinden om te beoordelen hoe goed of slecht onze klimaatsimulaties zijn.”

Het type simulatie dat de onderzoekers gebruikten om het raadsel aan te pakken, heet het Community Earth System Model. Dit systeem neemt globale details in aanmerking, zoals atmosferische, oceaan-, land- en rivierafvoerelementen om nauwkeurige klimaatsprojecties voor het verleden en de toekomst te maken. Hoewel wetenschappers nog niet precies begrijpen waarom het model de mechanismen achter deze discrepanties in tropische berggebieden niet kan verklaren, merkt de studie op dat geen enkele factor, zoals wereldwijde temperatuurfluctuaties of zware regenval, deze patronen uit het Holoceen effectief kan verklaren.

Toch is het de moeite waard om deze kwesties te begrijpen om toekomstige paleoklimaatinterpretaties te verbeteren, zei Lonnie Thompson, mede-auteur van de studie en professor in de aardwetenschappen aan Ohio State. “Dit soort studie is extreem belangrijk omdat we zowel naar de tekortkomingen in de gegevens als in de modellen kijken,” zei hij. “De natuurlijke wereld is zeer complex, dus wanneer je probeert dit vast te leggen en in een model te plaatsen, is dat een grote uitdaging.”

De meeste klimaatsimulaties die geen rekening houden met feedbackmechanismen zoals landgebruik, vegetatie, stof en vulkanische emissies zijn niet zo nauwkeurig in het voorspellen van de natuurlijke wereld, aldus Thompson. Aan de andere kant worden proxygegevens uit ijskernen beschouwd als een van de meest reproduceerbare soorten klimaatbewijs van de ene eeuw op de andere, waardoor paleoklimatologen ze betrouwbare vertellers van de complexe geschiedenis van de aarde beschouwen.

“Als technologie deze zeer subtiele natuurlijke variabiliteit niet kan vastleggen, roept dat grote vragen op over wat de uitkomsten betekenen voor de toekomst,” zei Thompson. De studie roept op tot samenwerking binnen de paleoklimaatgemeenschap om globale klimaatsimulaties te verbeteren en toekomstige klimaatsprojecties te versterken, vooral in een tijd waarin de aarde een snelle afname van de biodiversiteit doormaakt. “Grote doorbraken in de wetenschap komen voort uit samenwerking,” zei Thompson. “We kunnen samenwerken om deze problemen aan te pakken.”

De co-auteurs van de studie zijn Zhengyu Liu en Ellen Mosley-Thompson van Ohio State, evenals Lingfeng Wan van de Ocean University of China en Jiuyou Lu van het Laoshan Laboratory in China.