Klimaatverandering

Wat zijn kantelpunten?

Kantelpunten of ‘tipping points’. Daarbij moet ik altijd denken aan een liedje van Annie M.G. Schmidt, “De Brug van Breukelen” – waar ik zelf vaak overheen fietste. In dat liedje staat de brug van Breukelen vol mensen. De tekst: Maar toen kwam er ook nog een mug bij – en toen brak de brug. Het is een voorbeeld van een kantelpunt.

De dooi van permafrost wordt gezien als een mogelijk kantelpunt in het klimaat. In deze blog wil ik ingaan op de aanwijzingen die we daarvoor hebben, gebaseerd op mijn eigen onderzoekservaring in het hoge noorden, en de permafrost in het ijstijd-verleden in Nederland.

Kantelpunten zijn omstandigheden waarbij plotselinge en sterke, moeilijk omkeerbare veranderingen optreden in een systeem. Het systeem is in dit geval het klimaatsysteem: het geheel van energie-uitwisseling tussen zon, atmosfeer, landoppervlak, ijskappen en oceanen. Bij zo’n kantelpunt wordt het systeem door een (soms kleine) verstoring uit een stabiel evenwicht geduwd en kan het abrupt naar naar een ander, nieuw evenwicht springen. De klimaatonderzoeker Lenton heeft hier veel over gepubliceerd; aanvankelijk werd verondersteld dat dergelijke kantelpunten pas bij vergaande opwarming van het klimaat zouden optreden, maar nu wordt aangenomen dat dit ook al bij de 1,5 a 2^°C opwarming kan plaatsvinden.

In het voorbeeld van de brug: de brug van Breukelen over de Vecht is een oude tweekleppige ophaalbrug. De kleppen leunen midden boven de rivier tegen elkaar, en houden elkaar in evenwicht. Maar als de brug breekt door overbelasting zakken de kleppen naar beneden tot ze niet verder meer kunnen – een nieuw evenwicht. De brug is schoksgewijs van de ene evenwichtstoestand in de andere overgegaan, en repareren is geen simpel klusje.

Het klimaat van het Holoceen is een min of meer stabiel klimaat, met een evenwicht in de warmtehuishouding van onze planeet, kleinere schommelingen daargelaten. Dat het klimaatsysteem kantelpunten kent weten we uit de ijstijden toen het wereldwijde klimaat met grote sprongen heen en weer kon schommelen tussen extreme kou met ijskappen in Noord-Amerika en Europa (glaciaal klimaat) en een warmer klimaat vergelijkbaar met nu (interglaciaal). Met onze broeikasgassen verstoren we de warmtehuishouding van de Aarde en kan het klimaat naar een andere evenwichtstoestand springen: die van ‘hothouse Earth’, een veel warmer klimaat waarin het verkoelende effect van ijskappen ontbreekt.

Systemen waarin kantelpunten kunnen optreden hebben zichzelf versterkende terugkoppelingen. Opwarming van de Aarde treedt het sterkst optreedt in de poolgebieden. Voor het Noordpoolgebied is dat het gevolg van ‘Arctic amplification’. Het belangrijkste onderdeel daarvan is het verdwijnen van sneeuw en ijs, zowel op land als in de oceaan. Sneeuw en ijs kaatsen in voorjaar en zomer zonlicht sterk terug, maar als ijs en sneeuw eerder verdwijnen, wordt meer zonnewarmte opgenomen en warmen water en bodem sterker op. Zo versterkt de opwarming in de poolgebieden zichzelf. Als we erin slagen ons aan het klimaatakkoord van de Parijs te houden en de opwarming tot een wereldwijd gemiddelde van 2^°C beperken, betekent dat voor de Noordelijke IJszee al zo’n 8^°C opwarming. Het zal duidelijk zijn dat zelfs bij 2^°C al drastische veranderingen zullen optreden rond de Noordpool, en bij sterkere opwarming gaat dat nog sneller. Het is ook niet alleen opwarming. Ook de hoeveelheid neerslag neemt toe omdat de verdamping uit een steeds meer ijsvrije Noordelijke IJszee toeneemt.

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.

Door Bart, Bob en Hans

Afgelopen dinsdag is Jos overleden. Hij werd maar 62 jaar. Jos was ruim een decennium een van de steunpilaren van Klimaatveranda. Niet alleen door de stukken die hij zelf schreef, maar zeker ook door hoe hij meedacht met onze verhalen en met zijn inbreng in de vele virtuele klimaatgesprekken die wij bijna dagelijks voerden. Altijd constructief en altijd op de bescheiden, nuchtere, opgeruimde manier die hem zo kenmerkte. Met als doel om de klimaatwetenschap zo goed mogelijk te begrijpen en over het voetlicht te brengen.

Nooit was hij uit op aandacht voor zijn persoon, dat was eerder een noodzakelijk kwaad dat hij er maar bij nam.  Bijvoorbeeld toen in 2016 zijn ‘wheelchair’ de wereld over ging: een grafiek waarin hij verschillende paleoklimatologische reconstructies combineerde met projecties van toekomstige opwarming. Nieuwe, geactualiseerde versies van die grafiek komen nog altijd regelmatig voorbij op sociale media. Jos had talent voor het visualiseren van wetenschappelijke informatie. Hij was de onbetwiste grafiekenmaker van ons blog en verzorgde ook de grafieken voor Bart zijn boek ‘Wat iedereen zou moeten weten over klimaatverandering’.

Jos noemde zijn interesse voor de klimaatwetenschap een ‘uit de hand gelopen hobby’. Die hobby liep zodanig uit de hand dat hij een dag minder ging werken om de wetenschappelijke literatuur bij te kunnen houden. Want al vond hij zichzelf geen expert, het moest wel kloppen wat hij zei. Dat deed het dan ook, zo goed als altijd. En als hij zich eens een keertje vergiste, dan was hij de eerste om dat ruiterlijk toe te geven. Maar met zijn toewijding en zorgvuldigheid was dat zelden nodig. Meerdere professionele klimaatwetenschappers prezen Jos om zijn wetenschappelijke inzicht en kennis. In feite was hij een wetenschapper in hart en nieren, alleen dan zonder er zijn beroep van te hebben gemaakt.

Afgelopen najaar liet Jos ons weten dat hij ziek was. Wat begon als een fysiek ongemak bleek het gevolg te zijn van een hersentumor. Al snel volgde het slechte nieuws dat genezing niet mogelijk was. Hij liet het ons op zijn bekende bescheiden, nuchtere en opgeruimde manier weten. Klagen zat niet in zijn aard. Hij nam het zoals het was en maakte er het beste van. Naar buiten, op de fiets en later wandelend, zolang dat nog ging. Hij bleef ook de wetenschap volgen, en onze onderlinge mailwisselingen. Werken achter de computer werd wel lastig, waardoor zijn inbreng minder werd. Maar, zo liet hij weten, we moesten hem vooral op de hoogte blijven houden.

Jos nam afscheid met een foto van het verre heelal, gemaakt door de James Webb telescoop: ‘daar waar nieuwe sterren geboren worden en wie weet mogelijk ook nieuw leven gevormd wordt. Ik heb nu alle rust gekregen om hier de komende miljoenen jaren eens op mijn gemakje naar te kijken 😊’.

We gaan Jos ontzettend missen. Maar het blijft nog steeds belangrijk om de wetenschap zo goed mogelijk over het voetlicht te brengen. We zullen ons best blijven doen, dat zijn we ‘m wel verschuldigd.

We wensen de familie, vrienden en kennissen van Jos veel sterkte.