Dat de aarde vergroent door de toenemende CO2-concentratie is een halve waarheid die het goed doet in de pseudosceptische retoriek. Het gaat dan meestal over het feit dat CO2 plantengroei op land kan bevorderen. In de Westlandse kassen is dat zeker het geval, maar in de natuur is die zogenoemde CO2-fertilisatie slechts een onderdeel van een complex aan factoren dat invloed heeft op de gezondheid van ecosystemen.
Ecosystemen in de oceaan zijn niet minder complex. De satellieten die gebruikt worden voor onderzoek naar veranderingen in vegetatie op land kunnen in principe ook informatie opleveren over wat er in de oceaan gebeurt. Al blijkt dat in de praktijk nog niet zo eenvoudig. Een artikel in Nature presenteerde vorige maand de resultaten van een nieuwe methode om dergelijke satellietdata te interpreteren. De conclusie is dat het oceaanoppervlak de afgelopen twintig jaar groener is geworden, in de letterlijke betekenis van dat woord. Over oorzaken en gevolgen van die kleurverandering is nog niet zoveel te zeggen. Wel is het volgens de onderzoekers aannemelijk dat de veranderende lichthuishouding implicaties heeft voor het zeeleven.
De onderzoekers hebben gebruik gemaakt van een meevaller: een instrument aan boord van een satelliet doet al twintig jaar trouwe dienst, terwijl erop was gerekend dat het zo’n zes jaar mee zou gaan. Dat instrument, de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, of MODIS, heeft al die tijd de kleur van het aardoppervlak gemeten. De meetresultaten bevatten geen discontinuïteiten die op kunnen treden als er verschillende typen meetinstrumenten worden gebruikt, of verschillende satellieten die nooit in exact dezelfde baan om de aarde draaien. Toch konden eerdere onderzoeken in die gegevens maar weinig aanwijzingen vinden voor veranderingen in de ‘groenheid’ van het oceaanoppervlak. Het nieuwe onderzoek vindt die aanwijzingen wel door naar een breder spectrum te kijken. Letterlijk, alweer.
Eerdere onderzoeken zochten specifiek naar de kleur van het belangrijkste pigment van chlorofyl, ofwel bladgroen. Het nieuwe onderzoek neemt meer golflengtegebieden mee. Waar de eerdere studies alleen zo hier en daar een toename vonden van de groene kleur van chlorofyl, is volgens het nieuwe onderzoek een aanzienlijk deel van de oceaan groener van kleur geworden. Of een verandering significant is, is bepaald aan de hand van de signaal-ruisverhouding (of SNR: signal-to-noise ratio) in de onderzochte golflengtegebieden. Ofwel, de verhouding tussen schommelingen op korte termijn en de verandering in de onderzoeksperiode van twintig jaar. Een signaal-ruisverhouding van 2 of hoger werd aangemerkt als significante verandering. De resultaten zijn in de afbeelding hieronder weergegeven.
Volgens de nieuwe onderzoeksmethode is 56% van de oceaan groener geworden in de afgelopen 20 jaar. In eerdere onderzoeken die naar de specifieke groene kleur van chlorofyl keken was dat maar 12%. Een keerzijde van de nieuwe methode is dat de waargenomen verandering moeilijker te interpreteren is. De onderzoeken die zich concentreerden op het specifieke chlorofyl-groen konden de door de satelliet waargenomen veranderingen met grote waarschijnlijkheid koppelen aan fotosynthese en daarmee aan de hoeveelheid fytoplankton. (Of, in andere studies, aan plantengroei op land.) Voor het bredere spectrum is dat minder duidelijk. Een verandering daarin zou bijvoorbeeld ook kunnen komen door een toename van de hoeveelheid slibdeeltjes in de bovenlaag van de oceaan. Minder menging tussen de bovenlaag en diepere lagen, ofwel stratificatie, zou ook mee kunnen spelen. Of verschuivingen in ecosystemen. De onderzoekers vermoeden dat er geen sprake is van een enkele oorzaak, maar van meerdere factoren, die van regio tot regio kunnen verschillen.
Een duidelijk oorzakelijk verband met klimaatverandering is door alle onzekerheden niet te leggen. Maar een invloed van de opwarming van de oceaan is wel aannemelijk. Dat blijkt uit simulaties van oceanische ecosystemen en de daarmee samenhangende biochemische cycli die de onderzoekers hebben uitgevoerd met een gespecialiseerd model. Er is een behoorlijke overeenkomst tussen de modelresultaten en de satellietdata. In de modelsimulaties zijn veranderingen in het fytoplankton de oorzaak van de groenere kleur. Het zou daarbij bijvoorbeeld kunnen gaan om verschuivingen in de soortensamenstelling of veranderende biochemische cycli.
Volgens de auteurs heeft de groenere kleur van de oceaan, ongeacht wat precies de oorzaak is, hoe dan ook ecologische gevolgen. Fotosynthese is de primaire energiebron voor alle leven, in de oceanen net zo goed als op land. Veranderingen van het lichtmilieu in de oceaan zullen gevolgen hebben voor het licht dat beschikbaar is voor fotosynthese door fytoplankton, wat vervolgens weer door kan werken in het hele ecosysteem. Dat lijkt onvermijdelijk, ook al is nog niet te voorspellen wat die gevolgen precies zullen zijn.
De waargenomen verandering lijkt duidelijk, maar het is te vroeg om er vergaande conclusies aan te verbinden. Daarvoor zijn er nog teveel onzekerheden. De vastgestelde signaal-ruisverhoudingen geven bijvoorbeeld geen beeld van veranderingen in absolute zin. Ze worden in belangrijke mate beïnvloed door de hoeveelheid ‘ruis’, ofwel de natuurlijke variatie van jaar tot jaar. In de tropische oceanen is die variatie vrij klein, waardoor een verandering daar snel te detecteren is. In de poolgebieden is het omgekeerde het geval. Verder blijft er vooral veel onduidelijk over de precieze oorzaken. Omdat de oceaan nu eenmaal geen uniforme bak water is, is het vooral aannemelijk dat er niet één enkele oorzaak is. Uiteindelijk roept dit onderzoek vooral veel vragen op. En het zal, zoals gebruikelijk is in de aardwetenschappen, een flinke tijd duren tot die beantwoord zijn.
Klimaatverandering 