Rob Dunbar: Oude klimaten ontdekken in oceanen en ijs

Als je het probleem waarmee we geconfronteerd worden in de oceanen echt wil begrijpen, dan moet je zowel oog hebben voor de biologie als voor de fysica ervan. We kunnen de problemen niet oplossen tenzij we de oceaan op een veel meer interdisciplinaire manier gaan bestuderen. Ik ga dat aantonen door enkele dingen, die verband houden met klimaatverandering en in de oceaan aan de gang zijn, te bespreken. We kijken naar de zeespiegelstijging. We kijken naar de opwarming van de oceaan. En dan ook nog naar het laatste op de lijst, de verzuring van de oceaan. Als je aan mij zou vragen "Waar moeten we ons het meest zorgen over maken? Wat beangstigt jou?" zou ik zeggen: "De verzuring van de oceaan." Dit fenomeen staat nog niet zolang in de belanstelling. Dus zal ik er aan het eind wat tijd aan besteden.

Ik was in december samen met een aantal mensen hier aanwezig in Kopenhagen. Ik vermoed dat het ons allemaal de ogen heeft geopend en tegelijkertijd erg frustrerend was. Ik zat daar in die grote conferentiehal, en in die drie of vier uur viel het woord "oceaan" niet één keer. Het zat echt niet op het radarscherm. De volkeren, die het ter sprake brachten tijdens de toespraken van de nationale leiders - waren vooral de leiders van de kleine eilandstaten, de laaggelegen eilandstaten. Door de vreemde toevalligheid van de alfabetische volgorde van de naties, zaten de vertegenwoordigers van veel van de laaggelegen landen, als Kiribati en Nauru, aan het einde van deze immens lange rijen. Ze werden gewoon gemarginaliseerd daar in die conferentie hal.

Een van de problemen is het juiste doel te bepalen. Het is niet duidelijk wat het doel zou moeten zijn. Hoe kun je uitzoeken hoe je iets moet oplossen als je niet over een duidelijk doel beschikt? Je hebt gehoord over de "twee graden": dat we de temperatuurstijging moeten beperken tot niet meer dan twee graden. Maar dat getal wordt niet door veel wetenschap geschraagd. We hebben ook gesproken over concentraties van koolstofdioxide in de atmosfeer. Moet het 450 zijn? Moet het 400 zijn? Daar zit ook al niet veel wetenschap achter. Het merendeel van de wetenschap achter deze getallen, deze potentiële normen, is gebaseerd op studies op het land. De mensen die op de oceaan werken en over de doelstellingen nadenken beweren dat die waarden veel lager moeten zijn. Van een oceanisch perspectief, is 450 veel te hoog. Nu is er overtuigend bewijs dat het echt 350 moet worden. Wij zitten nu op 390 delen per miljoen CO2 in de atmosfeer. We gaan niet op de rem staan om op tijd te stoppen op 450. We hebben te accepteren dat we erover zullen gaan. Als we doorgaan zal de discussie zich moeten richten op hoe ver de overschrijding zal gaan en op welke manier we terug op 350 kunnen geraken.

Waarom is dit nu zo ingewikkeld? Waarom kennen we deze dingen niet een beetje beter? Het probleem is dat de krachten, die in het klimaatsysteem aan het werk zijn, erg ingewikkeld zijn. Er zijn allerlei natuurlijke oorzaken van klimaatverandering. Er zijn lucht-zeeinteracties. Hier op de Galapagos worden we beïnvloed door El Niño's en La Niña. Maar bij een grote El Niño warmt de hele planeet op. Vulkanen spuiten aërosolen in de atmosfeer. Dat verandert ons klimaat. De oceaan bevat de grootste uitwisselbare warmte op de planeet. Dus alles wat de manier waarop oppervlaktewateren van de oceaan zich mengen met het diepe water beïnvloedt, verandert de oceaan van de planeet. We weten dat de zonnestraling niet constant is in de tijd. Dat zijn allemaal natuurlijke oorzaken van klimaatverandering. Dan hebben we ook nog de door de mens veroorzaakte oorzaken van de klimaatverandering. We veranderen de eigenschappen van het landoppervlak, het reflectievermogen. We injecteren onze eigen aërosolen in de atmosfeer. Er zijn ook de sporengassen, en niet alleen koolstofdioxide - maar ook methaan, ozon, de zwavel- en stikstofoxiden.

En hier gaat het om. Het lijkt een simpele vraag. Warmt CO2, geproduceerd door activiteiten van de mens, de planeet op? Maar om die vraag te beantwoorden, om de bijdrage van koolstofdioxide duidelijk te maken, moet je iets weten over al deze andere beïnvloedende factoren. Maar we weten er al veel over. Duizenden wetenschappers zijn bezig om al deze menselijke oorzaken en de natuurlijke oorzaken beter te begrijpen. We hebben het uitgewerkt en we kunnen zeggen, "Ja, het is CO2 waardoor de planeet nu opwarmt." Nu hebben we veel manieren om de natuurlijke variabiliteit te bestuderen. Ik zal je er een paar voorbeelden van laten zien.

Dit is het schip waarop ik de laatste drie maanden in de Antarctische wateren heb doorgebracht. Het is een schip voor wetenschappelijke boringen. We gaan er voor maanden op uit en boren in de zeebodem om sedimenten op te halen. Die vertellen ons verhalen over klimaatverandering. Eén van de manieren om onze broeikastoekomst te begrijpen is om omlaag te boren in de tijd naar de laatste periode waarin het CO2-gehalte het dubbele was van dat van vandaag. Dat is waar we mee bezig zijn op dit schip. Dit was - dit is ten zuiden van de Antarctische poolcirkel. Het ziet er hier ronduit tropisch uit. Eén dag hadden we een kalme zee en scheen de zon. Daarom kon ik even van het schip af. Maar de meeste tijd zag het er zo uit. We hadden golven tot 15 meter. en de windsnelheid lag rond de 90 km per uur en ging soms tot 130 of 150 km per uur.

Die reis is net afgelopen, en ik kan jullie nog niet veel resultaten laten zien maar we gaan nog een jaar terug, naar een andere boorexpeditie waar ik bij betrokken ben. Deze werd geleid door Ross Powell en Tim Naish. Het is het ANDRILL-project. We maakten het allereerste boorgat door de grootste drijvende ijsschots op de planeet heen. Dat gekke ding daar is de grote boormachine in een deken gehuld om iedereen warm te houden, om te kunnen boren bij temperaturen van min 40. We hebben in de Ross Zee geboord. Daar aan de rechterkant is het Ross-ijsplateau. Ja, deze enorme drijvende ijsplaat ter grootte van Alaska komt van West-Antarctica. West-Antarctica is het deel van het continent waar het ijs is op de zeebodem ligt tot zelfs 2.000 meter diep. Die ijskap is deels drijvend, en ze is blootgesteld aan de oceaan en de oceaanwarmte.

Dit is het deel van Antarctica waar we ons zorgen over maken. Omdat het ijs maar gedeeltelijk drijvende is kan je je voorstellen dat als de zeespiegel een beetje stijgt, het ijs wordt opgelicht. Het kan dan afbreken en naar het noorden afdrijven. Als dat ijs smelt, stijgt de zeespiegel zes meter. We boren terug in de tijd om te zien hoe vaak dat is gebeurd, en om precies te bepalen hoe snel dat ijs kan smelten. Hier is de afbeelding aan de linkerkant. We boorden een honderd meter door de drijvende ijsplaat, vervolgens door 900 meter water en dan weer 1.300 meter in de zeebodem. Dit is het diepste geologische boorgat ooit geboord.

Het duurde ongeveer 10 jaar om dit project op poten te zetten. Dit hebben we gevonden. Er werken 40 wetenschappers aan dit project, en ze zijn bezig met allerlei ingewikkelde en dure analyses. Maar het blijkt dat wat het verhaal het beste vertelde deze eenvoudige visuele beschrijving was. We zagen het in de kernmonsters als ze bovenkwamen. We zagen deze afwisselingen tussen de sedimenten die er zo uitzien - grind, keien en een hoop zand. Dat is het soort materiaal in de diepe zee. Het kan er alleen komen als het door ijs werd aangevoerd. We weten dat er een ijsschots boven zit. Dat wordt afgewisseld met een sediment dat er zo uitziet. Dit is absoluut mooi spul. Dit sediment bestaat voor 100 procent uit de schelpen van microscopische planten. Deze planten hebben zonlicht nodig. Daarom weten we wanneer we dat sediment vinden dat er geen ijs boven zat. We zagen ongeveer 35 afwisselingen tussen open water en met ijs bedekt water, tussen grind en deze plantensedimenten.

Dat betekent dat de Ross Zee regio, deze ijsplaat, ongeveer 35 keer is gesmolten en opnieuw gevormd. En dat in de afgelopen vier miljoen jaar. Dit was totaal onverwacht. Niemand stelde zich voor dat de West-Antarctische ijskap zo dynamisch was. Al vele jaren lang was het overheersende idee: "Het ijs is vele tientallen miljoenen jaren geleden gevormd en het is er nog steeds." Nu weten we dat het in ons recente verleden smolt en zich terug vormde. Daarbij ging de zeespiegel telkens zes meter op en neer.

Wat was daarvan de oorzaak? We zijn er vrij zeker van dat dat komt door zeer kleine veranderingen in de hoeveelheid zonlicht die op Antarctica valt, alleen veroorzaakt door natuurlijke veranderingen in de baan van de Aarde. Maar hier komt het belangrijkste: Wat we ook ontdekten is dat de ijskap een drempel heeft overschreden, dat de planeet genoeg is opgewarmd - ongeveer anderhalve graad Celsius - de planeet genoeg opwarmde zodat ... de ijskap zeer dynamisch werd en gemakkelijk ging smelten. En weet je wat nog? We hebben eigenlijk de temperatuur in de vorige eeuw precies met dat bedrag veranderd. Velen van ons zijn er nu van overtuigd dat West-Antarctica, de West-Antarctische ijskap, begint te smelten. We verwachten een stijging van de zeespiegel in de orde van één tot twee meter tegen het eind van deze eeuw. Het zou groter dan dat kunnen zijn. Dit is ernstig voor landen als Kiribati, je weet wel, waar de gemiddelde hoogte net iets meer is dan één meter boven de zeespiegel.

Oke, ons tweede verhaal gaat over Galapagos hier. Dit is een gebleekt koraal, een koraal dat afstierf tijdens de El Niño van 1982-'83. Dit is van Champion Island. Het is een ongeveer één meter hoge Pavona Clavus kolonie. Ze is bedekt met algen. Dat is wat er gebeurt. Als deze dingen sterven, komen organismen onmiddellijk dat dode oppervlak omkorsten en er op leven. Zodat, wanneer een koraalkolonie gedood is door een El Niño, dit een onuitwisbaar merkteken achterlaat. Je kan dan koralen gaan bestuderen en erachter komen hoe vaak je dit ziet. In de jaren '80 kwam men op het idee om terug te gaan en in de gehele Galapagos kernen uit koraalmassas te boren om te zien hoe vaak er zo een verwoestende gebeurtenis had plaatsgevonden. Je moet weten dat in 1982-'83, de El Niño 95 procent van alle koralen hier in Galapagos heeft gedood. Er was een vergelijkbare sterfte in '97-'98. En we vonden, na 200 tot 400 jaar terug in de tijd te boren, dat dat unieke evenementen waren geweest. We zagen geen andere gebeurtenissen met massale sterfte. Deze gebeurtenissen in ons recente verleden zijn echt uniek. Ofwel waren dit echte monster El Niño's, of waren het alleen maar zeer sterke El Niño's door de opwarming van de aarde. In beide gevallen is dat slecht nieuws voor de koralen van de Galapagos Eilanden.

Hier zie je hoe we de de koralen bemonsteren. Dit is op het Paaseiland. Kijk naar dit monster. Dit koraal is acht meter hoog. Het groeit al ongeveer 600 jaar. Sylvia Earle trok mijn aandacht op precies ditzelfde koraal. Ze was hier aan het duiken met John Lauret - ik denk in 1994. Ze haalde een klein stukje op en stuurde het naar mij. We begonnen het te analyseren en we kwamen erachter hoe we daaruit de temperatuur van de oceaan in het verleden konden afleiden. We hebben een diamantboor. We doden de kolonie niet; we nemen een kleine staaltje uit de top. De kern komt naar boven in de vorm van deze cilindrische buizen van kalksteen. Dat materiaal gaat dan naar het lab voor analyse. Aan de rechterkant zie je een aantal koraalkernen.

Dat doen we over de hele Oostelijke Stille Oceaan. Nu zijn we ook in de Westelijke Stille Oceaan daarmee bezig. Terug naar de Galapagoseilanden. We hebben gewerkt aan deze fascinerende tectonische opheffing hier in Urbina Bay. Dat is de plaats waar, tijdens een aardbeving in 1954, dit mariene terras in korte tijd uit de oceaan werd opgetild. Ongeveer zes tot zeven meter. Nu kan je daar over een koraalrif wandelen zonder nat te worden. Zo ziet het eruit, dat 'grootvaderkoraal'. Het is 11 meter in diameter, en we weten dat het in 1584 begon te groeien. Stel je dat voor. Dat koraal groeide gelukkig in deze ondiepe wateren tot in 1954 de aardbeving kwam.

We weten dat het in 1584 was omdat deze koralen groeiringen vertonen. Als je deze kernen overlangs doorsnijdt, zie je met behulp van Röntgen-stralen deze lichte en donkere banden. Elk ervan komt overeen met één jaar. Deze koralen groeien ongeveer anderhalve centimeter per jaar. We tellen terug tot beneden. Hun ander kenmerk is dat ze deze geweldige chemie hebben. Wij analyseren het carbonaat waaruit het koraal bestaat, en we kunnen er een hele hoop dingen uit afleiden. In dit geval maten we de verschillende isotopen van zuurstof. Hun verhouding vertelt ons de temperatuur van het water toen het groeide. In dit voorbeeld hier, hadden we dit rif in Galapagos gevolgd met temperatuuropnemers, zodat we de temperatuur van het water waarin het koraal groeit, kennen. Na het oogsten een koraal meten we de verhouding. Je kan zien dat deze curves perfect met elkaar overeenstemmen.

In dit geval zijn koralen op deze eilanden recorders van instrumentale kwaliteit van veranderingen in het water. Met onze thermometers kunnen we slechts zo'n 50 jaar teruggaan. Het koraal kan ons honderden en duizenden jaren mee terug in de tijd nemen . Wat we doen: we hebben veel verschillende datasets samengevoegd. Niet alleen door mijn groep. Er zijn wel 30 groepen over de hele wereld hiermee bezig. Maar we registreren deze opnames van instrumentale en bijna-instrumentale kwaliteit van de temperatuurwijzigingen, die honderden jaren teruggaan, en voegen ze samen. Hier is een synthetisch schema. Je ziet hier een hele familie van grafieken.

Maar wat gebeurt er? We kijken naar de laatste duizend jaar van de temperatuur op de planeet. Er zijn hier vijf of zes verschillende compilaties te zien. Maar elk van deze compilaties weerspiegelt input uit honderden van dit soort records van koralen. We doen soortgelijke dingen met ijskernen. Wij werken met boomringen. Zo ontdekken we wat echt natuurlijk is en hoe anders de vorige eeuw was. Ik koos deze hier omdat ze er zo ingewikkeld en rommelig uitziet. Zo rommelig als maar kan. Je kan hier verschillende signalen op zien. Sommige van de records tonen lagere temperaturen dan anderen. Sommigen van hen geven een grotere variabiliteit te zien. Maar ze vertellen ons allemaal wat de natuurlijke variabiliteit is. Sommigen van hen zijn afkomstig uit het noordelijk halfrond; sommige komen van overal op de wereld.

Maar hier is wat we kunnen zeggen: we zien dat de afgelopen duizend jaar de planeet aan het afkoelen was. Hij was aan het afkoelen tot ongeveer 1900. Er is de natuurlijke variabiliteit veroorzaakt door de zon, door El Niños. Een variabiliteit over een eeuw of over een decade, en we kennen de grootte: ongeveer 0,2 tot 0,4 graden Celsius. Maar dan helemaal aan het eind zie je de registratie in het zwart. Daar heb je de temperatuur in 2009. We hebben de hele wereld in de vorige eeuw ongeveer een graad Celsius opgewarmd, en er is niets in het natuurlijke deel van die opname dat lijkt op wat we in de vorige eeuw hebben gezien. Dat is de kracht van onze argumenten, dat we iets doen dat echt anders is.

Ik zal met een korte discussie over de verzuring van de oceaan afsluiten. Ik hou ervan hierover te praten als een onderdeel van de wereldwijde klimaatverandering, omdat, zelfs als je een door de wol geverfde opwarming-van-de-aardescepticus bent, en ik praat vrij vaak met die gemeenschap, je het simpele natuurkundige feit dat CO2 oplost in de oceaan niet kunt ontkennen. Weet je, we pompen veel CO2 in de atmosfeer, van fossiele brandstoffen, van cementproductie. Ongeveer een derde van die koolstofdioxide is in de zee aan het oplossen, toch? Daardoor wordt de oceaan zuurder. Dat kan je niet ontkennen. Dat is wat er nu gebeurt, en het is een heel ander onderwerp dan de opwarming van de aarde. Het heeft veel consequenties.

Er zijn gevolgen voor carbonaatorganismen. Er zijn veel organismen waarvan de schelpen uit calciumcarbonaat zijn opgebouwd - zowel planten als dieren. Het belangrijkste bouwmateriaal van koraalriffen is calciumcarbonaat. Dat materiaal lost beter op in een zure vloeistof. Daardoor zien we dat organismen meer metabole energie besteden om hun schelpen op te bouwen en te onderhouden. Op een bepaald punt zal door die gevoeligheid, als deze CO2-opname in de oceaan blijft voortduren, dat materiaal eigenlijk gaan beginnen oplossen. Op de koraalriffen, waar sommige van de belangrijkste opbouworganismen verdwijnen, zullen we een groot verlies aan mariene biodiversiteit zien. Maar niet alleen de carbonaatproducenten zullen worden aangetast. Er zijn veel fysiologische processen die worden beïnvloed door de zuurgraad van de oceaan. Zoveel reacties met enzymen en eiwitten zijn gevoelig voor het zuurgehalte van de oceaan. Al deze dingen spelen een rol: grotere metabole eisen, verlaagd reproductief succes, veranderingen in de ademhaling en stofwisseling. Allemaal dingen waarvoor we goede fysiologische redenen hebben om te verwachten dat ze onder druk zullen komen te staan door deze gevoeligheid.

We bedachten een aantal mooie, interessante manieren om het CO2-gehalte in de atmosfeer gedurende miljoenen jaren terug te traceren. Vroeger deden we dat met ijsboorkernen, maar in dit geval gaan we 20 miljoen jaar terug. We nemen monsters van het sediment, en dat vertelt ons het CO2-niveau van de oceaan, en dus het toenmalige CO2-gehalte van de atmosfeer. En dit komt eruit: je moet ongeveer 15 miljoen jaar teruggaan om een​ tijdstip te vinden waarop de CO2-niveaus zo hoog waren als nu. En je moet ongeveer 30 miljoen jaar teruggaan om een ​tijdstip te vinden waarop de CO2-niveaus het dubbele waren van wat ze nu zijn. Wat dat betekent is dat alle organismen die nu in zee leven zich hebben ontwikkeld in deze chemostatische oceaan, met CO2-niveaus lager dan ze nu zijn. Dat is de reden dat ze niet in staat zijn om te reageren of zich aan te passen aan de snelle verzuring van dit moment.

Charlie Veron kwam vorig jaar met deze verklaring: "Het vooruitzicht van verzuring van de oceaan is misschien wel het meest ernstige van alle van de voorspelde resultaten van antropogene CO2-uitstoot." Ik denk dat dat heel goed waar kan zijn. Daarom wil ik hiermee afsluiten. We hebben de beschermde gebieden absoluut nodig. Maar ter wille van de oceanen, moeten we de CO2-uitstoot beperken en wel zo spoedig mogelijk.

Dank je zeer.

(Applaus)