Het verre verleden als voorbode voor onze warme toekomst? (promotietoespraak)

Na meer dan vijf jaar aan mijn promotieonderzoek te hebben gewerkt, voel ik me trots en vooral bevoorrecht dat ik mezelf dr. Oldeman mag noemen! Op 12 maart 2025 was het eindelijk zo ver: ik mocht mijn proefschrift, getiteld ‘Climate variability in a warm past. The mid-Pliocene as an analogue for the future?’ in het openbaar verdedigen.

Voorafgaand aan de verdediging had ik de gelegenheid om in een ‘lekenpraatje’ mijn onderzoek in tien minuten tijd aan het publiek uit te leggen. Vijf jaar onderzoek samenvatten in tien minuten is natuurlijk een onmogelijke opgave, dus heb ik gekozen voor een toespraak waarin ik de algemene motivatie van mijn onderzoek uitleg en een paar van de belangrijkste bevindingen aanstip. Je kunt de tekst van mijn toespraak hieronder teruglezen. En een opname vind je hier op YouTube.

Een verdediging aan de Universiteit Utrecht is vooral een ceremonie: op dat moment heb je het eigenlijk al gehaald. Het was dus vooral een mooie dag om dit wapenfeit te vieren met vrienden en familie. Een welkome viering van de wetenschap, in een tijd dat wetenschappelijk onderzoek vooral onder druk staat.

Je kunt mijn thesis ook online vinden als ebook.

---

Tekst lekenpraatje Arthur Oldeman, 12 maart 2025

Het was een mooie zomerdag in 1856 toen Eunice Foote in haar achtertuin in New York een serie experimenten uitvoerde. Ze had een aantal glazen cylinders gevuld met gassen – met lucht, waterdamp, koolstofdioxide – én een thermometer. Het was een warme zomerse dag, en Foote merkte op dat de glazen cylinder gevuld met koolstofdioxide – CO₂ – veel warmer werd dan de cylinders met gewone lucht. Foote schreef haar bevindingen op in een artikel, en was daarmee de eerste persoon die in de praktijk aantoonde dat een toename van de concentratie koolstofdioxide in de atmosfeer onze Aarde kan opwarmen.

170 jaar geleden.

Maar, Eunice Foote was niet alleen een wetenschapper, ze was ook een vrouw. Haar bevindingen werden toentertijd niet al te serieus genomen.¹ Sindsdien is de uitstoot van broeikasgassen, en vooral CO₂, door de verbranding van kolen, olie en gas, maar ook door ontbossing en veeteelt, alleen maar toegenomen. Sinds de publicatie van Eunice Foote hebben wij met z’n allen zo’n 40 biljoen kilogram CO₂ aan de atmosfeer toegevoegd. Dat is ongeveer evenveel als 80 biljoen exemplaren van mijn thesis. Of ongeveer honderd keer het gewicht van álle levende mensen die nu op de aarde rondlopen.

Daardoor hebben wij, de mens, onze planeet sindsdien al bijna 1,5 graden opgewarmd.

Niemand leeft echter in een gemiddelde temperatuur. We ondervinden seizoenen, en variaties in het weer en in het klimaat. Wat wij nu ervaren zijn levensbedreigende hittegolven, mislukte oogsten en bosbranden door aanhoudende droogtes, maar ook verwoestende overstromingen, zoals we die een paar jaren geleden in Limburg hebben meegemaakt.

En dat is nu.

Met huidig klimaatbeleid stevenen we af op een gemiddelde opwarming van zo’n 2,7 graden aan het einde van deze eeuw. Dat zou simpelweg ontwrichtend zijn. We weten dus al zo’n 170 jaar dat we met onze acties de aarde opwarmen – en toch blijven we daarmee doorgaan! Dit bizarre feit verklaart ook dat ik wel eens boos en gefrustreerd bij een demonstratie te vinden ben.

Met urgent en effectief klimaatbeleid kunnen we de gevolgen van klimaatverandering beperken. Wij, de wetenschappelijke gemeenschap, helpen de politiek met het maken van slimme beleidskeuzes door scenario’s van de toekomst te presenteren, die leiden tot verschillende niveaus aan opwarming. We simuleren deze toekomstige scenario’s met behulp van klimaatmodellen. Zo’n model is gebaseerd op wetten uit de scheikunde en natuurkunde, maar, het blijft een model, en is dus een versimpelde weergave van de realiteit, met hier en daar wat aannames. We toetsen en verbeteren deze modellen door vergelijkingen te maken met observaties: metingen van het weer en het klimaat door weerstations of via satellieten.

Maar, we lopen tegen een probleem aan. De toekomst is warmer dan de periode waarvan we metingen hebben. En dus is het lastig om onze klimaatmodellen goed te toetsen. We hebben namelijk geen observaties van de toekomst.

Gelukkig kunnen we teruggaan in de tijd. De aarde heeft in het verre verleden, zonder menselijke invloed, ook al periodes meegemaakt waar de CO₂ concentraties hoger lagen, en het op aarde warmer was. En van deze periodes hebben we indirecte metingen van temperatuur en CO₂ concentraties via ijskernen en sedimentboringen van de bodem van de oceaan. In deze kernen zit informatie opgeslagen waarmee we het klimaat van het verleden kunnen reconstrueren. Daardoor kunnen we ook met onze modellen het klimaat van het verleden simuleren, die resultaten kunnen we vervolgens vergelijken met die indirecte metingen, en voilà! Onze klimaatmodellen zijn getoetst in een warm klimaat.

Dat klinkt perfect. Is dat het ook?

Laten we één periode in het verre verleden uitlichten. Het zogenoemde Plioceen, ongeveer 3 miljoen jaar geleden, is de meest recente periode dat de Aarde vergelijkbare CO₂ concentraties in de atmosfeer heeft meegemaakt als die van vandaag de dag. Het Plioceen was de periode dat de voorouders van de mens zich begonnen te ontwikkelen, lang nadat de dinosauriërs op de aarde liepen, en voor de ijstijden grote delen van Europa onder het ijs bedekten. 3 miljoen jaar geleden zag de aarde er best vergelijkbaar uit als nu. De continenten lagen behoorlijk op dezelfde plek, maar de ijskappen op Groenland en Antarctica waren wel iets kleiner, en de zeestraten tussen wat nu Rusland en Alaska is, en Canada en Groenland, die waren gesloten en bedekt met land.

Toch, door die vergelijkbare continentenligging en CO₂ concentratie, worden er met regelmaat parallellen getrokken tussen het Plioceen en het klimaat van de toekomst. En we hebben ook best wel veel indirecte metingen van die periode, wat het interessant maakt voor onze klimaatmodellen. “Het Plioceen is de beste analoog voor het klimaat van de nabije toekomst.” zo kopte een wetenschappelijk artikel een aantal jaren geleden zelfs.

Maar, de beste analoog, dat betekent niet per se een goede analoog.

In termen van gemiddelde temperatuur op aarde is dat Plioceen inderdaad best te vergelijken met de toekomst. We weten echter best wel goed welke gemiddelde opwarming we kunnen verwachten bij een bepaalde uitstoot in de toekomst. Daarvoor hoeven we dus niet per se terug naar het Plioceen.

Sowieso weten we eigenlijk best goed welke gevolgen we door klimaatverandering nu en in de toekomst kunnen verwachten. Toch zijn er nog wel een paar onzekerheden in dat klimaat van de toekomst, een paar open vragen die we graag willen beantwoorden, en waar dat klimaat in het verleden ons misschien bij kan helpen.

De grootste bron van onzekerheid in simulaties van het klimaat in de toekomst heeft te maken met het interne gedrag van het klimaat. Dan moet je denken aan of we wel of niet een kantelpunt passeren, zoals het instorten van de golfstroom, of het versneld smelten van de ijskap in West Antarctica. Maar ook weten we niet goed hoe klimaatvariabiliteit, de natuurlijke variaties in het weer en klimaat, verandert in een warme toekomst.

De grootste bron van variabiliteit in het huidige klimaat is de zogenaamde El Niño Southern Oscillation, ook wel afgekort als ENSO, of simpelweg El Niño genoemd. El Niño is een fenomeen in de tropische Stille Oceaan waarbij oceaanstromingen en weerpatronen eens in de zoveel jaar omkeren, wat extreme condities zoals aanhoudende droogtes of juist heftige regenval tot gevolg kan hebben, met grote gevolgen voor de samenleving. De piek van El Niño komt vaak rond december, en dat verklaart ook de naam: lokale vissers langs de kunst van Peru merkten dat de temperatuur van de oceaan en de regenval eens in de paar jaar rond de kerst enorm omsloegen. Zij noemden dat fenomeen El Niño, verwijzend naar de komst van het kerstkind. Waren ze door de Britten gekoloniseerd, dan hadden we het nu misschien wel Baby Jesus genoemd.

Terug naar het Plioceen. Kan dit mogelijk analoge klimaat in het verleden ons antwoorden bieden op de vraag hoe variabiliteit zoals dat van El Niño in een warme toekomst zal veranderen?

In de afgelopen vijf jaar heb ik met behulp van klimaatmodellen onderzocht hoe klimaatvariabiliteit in het Plioceen eruitzag, en of dit wel of niet te vergelijken is met veranderingen die we in de toekomst kunnen verwachten. Eén van de hoofdresultaten is dat de variabiliteit van El Niño waarschijnlijk enorm gedempt was in het Plioceen. Dat wil zeggen, de temperatuurschommelingen in de Stille Oceaan waren een stuk minder heftig.

Een ander belangrijk resultaat is dat deze verandering in het gedrag van El Niño zeer waarschijnlijk níet door de hogere CO₂ concentraties in het Plioceen kwam, maar juist door die andere condities die net iets anders waren. Dus de ijskappen die ietsje kleiner waren, en de zeestraten die juist gesloten waren. Wereldwijd gezien leek het Plioceen dus best wel op de aarde nu, maar die kleine verschillen blijken toch een grote invloed te hebben op het gedrag van El Niño.

En het zijn het precies die verschillen die we in de toekomst niet verwachten. Ja, de ijskappen smelten, maar het zou tienduizenden jaren duren voordat ze misschien weer op het niveau van het Plioceen zouden zijn. En ook het sluiten van de zeestraat tussen Rusland en Alaska is niet iets wat ons in de toekomst te wachten staat.

Er zijn absoluut lessen die we kunnen trekken uit het klimaat van het verre verleden. We leren wat over hoe het klimaat zich in andere condities gedraagt, en waarom. Maar een klimaat in het verre verleden vinden dat zich exact hetzelfde gedroeg als het klimaat van nu, en de toekomst, waarmee we directe vergelijkingen kunnen maken, dat wordt lastig.

Want ondertussen gaan wij, de mens, nog steeds door met de uitstoot van broeikasgassen. Het is zeer aannemelijk dat wij over een aantal jaren een concentratie CO₂ in de atmosfeer hebben die hoger is dan het ooit in het Plioceen was. Dan zouden we nóg verder terug moeten in de tijd om een analoog te kunnen vinden. Wij als mensheid veranderen onze aarde, ons klimaat, onze leefomgeving, met een tempo dat misschien wel ongeëvenaard is in de geschiedenis van de aarde.

Tegen beter weten in. Eunice Foote draait zich om in haar graf.

Het kán ook anders lopen. Maar dat vereist zeer urgente klimaatactie die we vooralsnog niet van onze overheden en CEOs zien. Om dat af te dwingen, sta ik de volgende demonstratie weer met mijn bordje op het Malieveld of het Jaarbeursplein. Hopelijk zie ik jullie daar. Dank jullie wel. 

---

¹ Het is goed mogelijk dat Foote’s bevindingen niet alleen maar werden genegeerd omdat ze een vrouw was, maar ook omdat ze een (amateur)wetenschapper in de Verenigde Staten was. In haar tijd stond de wetenschap in de VS er nog niet zo goed op, vergeleken met Europa. Daarnaast is het ook mogelijk dat haar superkorte artikel simpelweg onder de radar bleef van andere klimaatwetenschappers in haar tijd. Van John Tyndall, de Ierse wetenschapper die een paar jaar na Foote het broeikaseffect aantoonde en die Foote in zijn publicaties niet heeft geciteerd, wordt gezegd dat hij niet zoveel respect had voor vrouwelijke onderzoekers. Maar het is slechts speculatie om te stellen dat dat de reden is dat Tyndall het werk van Foote niet heeft geciteerd, want het is goed mogelijk dat hij er oprecht niet vanaf wist. De bekende klimaatwetenschapper Katherine Hayhoe stelde een aantal jaar geleden dat de discussie nooit zal worden beslecht vanwege een gebrek aan informatie uit die periode.