Hoe fossielen van schelpdieren ons leren over toekomstige extreme weersomstandigheden

Het bestuderen van seizoensgebonden temperatuurschommelingen is cruciaal om de risico's van extreem weer in een warmere wereld te begrijpen. Met dit doel voor ogen onderzocht een team van aardwetenschappers, waaronder Niels de Winter, de chemische samenstelling van fossiele schelpen. Hun bevindingen helpen ons om de huidige klimaatmodellen beter voor te bereiden op de toekomstige temperaturen.

Om te leren hoe ons klimaat er in de toekomst uit zal zien, wordt gebruik gemaakt van klimaatmodellen die worden gekalibreerd en getest met klimaatgegevens, zoals die van het KNMI. "Echter, de directe meetgegevens van ons klimaat gaan maar een paar honderd jaar terug", laat De Winter weten. "En tijdens die periode is het klimaat nooit zo warm geweest als nu, en zeker niet zoals we verwachten in de toekomst." We moeten verder terug, naar het Plioceen om precies te zijn, een geologisch tijdperk van zo’n drie miljoen jaar geleden. Toen was de gemiddelde temperatuur ongeveer 2,5 tot 3 graden Celsius hoger dan nu. Door het klimaat van toen te bestuderen, kunnen we ons voorbereiden op de toekomst.

Om de seizoensgebonden variaties uit het Plioceen te achterhalen, analyseerde De Winter en zijn team de chemische samenstelling van fossiele schelpen, die werden gevormd door schelpdieren zoals oesters en mosselen. Gedurende hun leven groeiden deze schelpen laagje voor laagje, vergelijkbaar met de groei van boomringen, en bevatten ze gedetailleerde informatie over hun omgeving en leefomstandigheden. "Ons onderzoek toont aan dat in een warmer klimaat het verschil tussen zomer- en wintertemperatuur in Noordwest-Europa veel groter is dan nu," vertelt De Winter. In een warmer klimaat, zoals dat van het Plioceen, blijkt dat de zomers veel sterker opwarmen dan de winters; terwijl de winters slechts ongeveer 2,5 graden warmer werden, steeg de zomertemperatuur met ongeveer 4,3 graden.

Opvallend aan dit onderzoek is het gebruik van schelpdieren als databron. Meestal zoeken paleoklimatologen naar data aan de hand van sedimenten en gesteenten, maar die bronnen geven vooral informatie over langdurige klimaattrends (over duizenden tot miljoenen jaren), en leren ons dus niets over de seizoenen. "Dat is ongelukkig," zegt De Winter, "want de seizoenscyclus is juist een van de belangrijkste cycli in het klimaat, specifiek voor het voorspellen van extreme weersomstandigheden."

Wat maakt juist seizoensspecifieke informatie zo cruciaal voor het modelleren van toekomstige klimaatscenario's? Bij klimaatverandering spreken we vaak over de opwarming van de gemiddelde temperatuur op aarde, zoals vastgelegd in het Parijs akkoord, waarin we hebben afgesproken deze onder de 1,5 graden Celsius te houden. "Dit is een belangrijk doel, maar om de impact van klimaatverandering te kunnen inschatten, is het juist essentieel om te begrijpen hoe de seizoenen en het weer zullen reageren op een dergelijke opwarming. Extreem weer en seizoensvariaties behoren namelijk tot de gevaarlijkste consequenties van klimaatverandering. Door gebrek aan data over seizoensverschillen in het verre verleden is het echter moeilijk in te schatten of onze klimaatmodellen voldoende in staat zijn om deze seizoensveranderingen nauwkeurig te voorspellen in de toekomst."

Een belangrijk concept om de oorzaken van deze seizoensvariaties te begrijpen, is Arctic Amplification. Dit fenomeen houdt in dat bij een wereldwijde temperatuurstijging de effecten bovengemiddeld sterk zullen zijn op hoge breedtegraden, zoals bij de Noordpool. Hier wordt verwacht dat de temperatuur twee tot vier keer sneller zal stijgen dan het wereldwijde gemiddelde. "De temperatuurverschillen tussen hoge en lage breedtegraden bepalen grotendeels de stabiliteit van de jet stream. Dit is een luchtstroom hoog in de atmosfeer die een scheiding vormt tussen koude poollucht en lucht uit het zuiden. Als de jet stream instabieler wordt en gaat meanderen (zoals een rivier), kan het weer in gematigde breedtegraden (zoals in Nederland) veel grilliger worden. Op sommige momenten stuurt zo'n bocht in de jet stream veel koude lucht onze kant op, terwijl op andere momenten juist warme lucht blijft hangen. Ook kunnen door deze schommelingen depressies langdurig blijven hangen, waardoor er plotseling veel neerslag valt. Dit gebeurde bijvoorbeeld in juli 2021, toen Nederland, België en Duitsland te maken kregen met grote overstromingen als gevolg van aanhoudende regen."

Wat betreft de vervolgstappen na dit onderzoek, voorziet De Winter een grootschaliger vervolg. "Om dit fenomeen beter te begrijpen, zouden we meer reconstructies willen hebben van seizoensverschillen, ook in andere gebieden van de wereld en van andere warme perioden in het verleden. Op die manier kunnen we begrijpen of dit patroon specifiek is voor Europa, of dat we iets soortgelijks zien in andere delen van de wereld."

Wil je meer weten over dit onderzoek? Lees dan het volledige artikel, gepubliceerd in Science Advances, via deze link.