Gepubliceerd op 6 juli 2004
UvA-bioloog dr. Bas van Geel zit met zijn onderzoek midden in een wetenschappelijke controverse. Is menselijk handelen – de toegenomen uitstoot van broeikasgassen – nu wel of niet de belangrijkste oorzaak van de klimaatverandering waar we middenin zitten? Van Geel, die aan de hand van veenmonsters, plantenresten en stuifmeelkorrels nieuwe gegevens heeft verzameld over natuurlijke klimaatveranderingen in het verleden, weet het zo net nog niet. ‘Het zou me niet verbazen als toenemende zonne-activiteit een belangrijker oorzaak blijkt te zijn.’
Zuid-Siberië, Tuva. Een interdisciplinair onderzoeksteam van Nederlandse en Russische wetenschappers onderzoekt met geld van NWO overblijfselen van de cultuur der Scythen. Dit Indo-Europese ruitervolk stichtte in de achtste eeuw v.C. een machtig rijk in Zuid-Rusland, zo machtig dat krijgsheren als Darius de Grote en Alexander de Grote er niet in slaagden het te onderwerpen. Griekse kolonies aan de kust van de Zwarte Zee waren geruime tijd onderworpen aan het gezag van de Scythen, die in het gebied een explosieve culturele en economische bloei doormaakten die de wetenschap lang voor raadselen heeft gesteld. Na een langdurig archeologisch vacuüm – dat het grootste deel van de Bronstijd beslaat – verschijnen er rond 850-800 v.C. plotseling talrijke Scythische grafmonumenten in en rond Tuva, met daarin onder meer het voor de Scythen kenmerkende, hoogontwikkelde edelsmeedwerk.
Wat veroorzaakte die plotselinge opbloei en bevolkingsgroei van de Scythen in zuid-Siberië? Het team van Van Geel - met in de gelederen onder meer archeologen, stuifmeeldeskundigen en andere biologen, klimatologen en koolstof-14-deskundigen - denkt dat de opkomst van de Scythen mogelijk werd door een klimaatomslag. De omslag leidde tot een verandering van het landschap en daarmee tot een snelle expansie en migratie van de Scythen.
Van Geel, inmiddels weer druk aan het werk op het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica van de Universiteit van Amsterdam: ‘Onze hypothese is dat de westenwinden een stukje naar het zuiden opschoven, wat leidde tot afkoeling en meer neerslag in Zuid-Siberië. Aan de hand van een analyse van fossiele stuifmeelkorrels en andere fossiele plantenresten, gedateerd met behulp van koolstof-14 metingen in Sint Petersburg en Groningen, zie je duidelijk dat het gebied veranderde. Van een soort half-woestijn met heel weinig planten veranderde het in een steppe met een weelderige vegetatie. Daardoor kreeg het gebied een grote draagkracht voor menselijke bewoning. De Scythen, een ruitervolk dat zich snel kon verplaatsen, hebben daar enorm van geprofiteerd. Dat toeschrijven van archeologische ontwikkelingen aan milieu- of klimaatveranderingen - 'ecologisch determinisme' – is eigenlijk ouderwets. Het past niet in de ideeënwereld van de moderne archeoloog. Toch denken wij dat in het geval van de Scythen het klimaat bepalend is geweest voor de plotselinge bloei van hun cultuur en voor hun expansie.’
Het team van Van Geel publiceert de belangrijkste resultaten van het onderzoek in Tuva binnenkort in het Journal of Archaeological Science. Het zal bijdragen aan een beter beeld van de klimaatverandering die zich in deze periode ook in West-Europa voltrok. Rond 850 v.C. zien we in de West-Europese hoogvenen een vrij plotselinge overgang van donker veen naar een lichter gekleurd veen dat ook een andere soortensamenstelling heeft. Het donkere veen stamt uit een periode met een warmer, droger klimaat. Het lichter gekleurde veen is onder veel vochtiger omstandigheden gevormd. Kennelijk brak er rond 850 v.C. in West-Europa - en bijvoorbeeld ook in West-Friesland - een koelere, nattere periode aan met meer neerslag en minder verdamping. ‘De klimaatverandering waar de Scythen van profiteerden was voor boeren in marginale gebieden in Nederland juist weer ongunstig. West-Friesland, dat al eeuwenlang door boeren werd bewoond, werd door de klimaatomslag plotseling ongeschikt voor bewoning omdat vanwege het stijgende grondwater overal moerassen ontstonden. Ook andere laaggelegen gebieden in Noord-Nederland werden toen onbewoonbaar.’
Fossiele stuifmeelkorrels en sporen; circa 10.000 jaar oud
Een vrij grote klimaatomslag dus. Wat veroorzaakte die klimaatverandering? En is die uniek? ‘Een veranderend klimaat is eigenlijk regel, zegt Van Geel, ‘een stabiel klimaat bestaat niet. IJstijden komen, anders dan de film The Day after Tomorrow voorspiegelt, natuurlijk niet in één keer. Maar snelle klimaatveranderingen kun je toch wel verwachten. We hebben na de laatste ijstijd al een hele serie klimaatveranderingen gehad. We hebben sterke aanwijzingen dat die omslagen in het verleden samenhangen met veranderingen in de zonne-activiteit. Ons veenonderzoek heeft uitgewezen dat perioden van vernatting in de tijd samenvallen met toenemende hoeveelheden van het koolstofisotoop C-14 in de atmosfeer. Variaties in koolstof C-14 worden voornamelijk veroorzaakt door veranderingen in de activiteit van de zon. De hoeveelheid gas die door de zon wordt uitgestoten – ‘zonnewind’ - bepaalt hoeveel kosmische straling er op aarde kan doordringen. Hoe meer kosmische straling des te meer koolstof C-14 er wordt gevormd.’
Veenvormende planten reageren niet alleen op klimaatverandering; ze slaan ook de veranderingen van het koolstof C-14 gehalte in de atmosfeer op. Daarom zijn hoogvenen prachtige natuurlijke archieven waarin veel informatie ligt opgeslagen over klimaatveranderingen en over de achterliggende oorzaken. Onderzoek toont volgens Van Geel aan dat ook de zogenaamde Kleine IJstijd (ruwweg gedateerd tussen 1300 en 1700 n.C.) door variaties in zonne-activiteit veroorzaakt werd. ‘Onze medewerker Dmitri Mauquoy stelde via veenonderzoek vast dat koude, natte fasen tijdens de Kleine IJstijd samenvielen met verminderde zonne-activiteit. En wat de plantenresten en de koolstof-isotopen vertellen komt weer overeen met de tellingen van zonnevlekken en de historische bronnen. Al die schaatsende mensen op de landschapsschilderingen uit die tijd zijn heus niet geschilderd omdat de kunstenaars dat nou zo interessant vonden. In die periode lag er 's winters vaak wekenlang, zo niet maandenlang ijs.’
De veranderingen in zonne-activiteit zijn echter zo klein dat ze niet de verklaring kunnen vormen voor klimaatveranderingen. Dat is ook de voornaamste reden dat een werkgroep van het Interngovernmental Panel on Climate Change (IPCC), die in 2001 een rapport uitbracht, concludeert dat de opwarming van de aarde, vanwege het versterkte broeikaseffect van de laatste vijftig jaar, moet worden toegeschreven aan menselijk handelen. Maar Van Geel is daar niet zo zeker van. ‘Ik ontken niet dat er sprake kan zijn van een versterkt broeikaseffect, maar ik vraag me wel af of natuurlijke oorzaken niet zwaarder wegen dan de toegenomen uitstoot van broeikasgassen.
De zonne-activiteit is de laatste decennia onmiskenbaar toegenomen. Dr. Mike Lockwood van de Rutherford Appleton National Laboratories in Californië heeft aangetoond dat het magnetische veld van de zon de laatste eeuw is verdubbeld. En het is wel opmerkelijk dat in de periode 1940-1965, waarin de gemiddelde temperatuur min of meer gelijk bleef, de uitstoot van broeikasgassen wel toenam terwijl de zonne-activiteit net als de temperatuur stagneerde. Het is echter moeilijk om deze twee factoren – toegenomen zonne-activiteit en versterkt broeikaseffect - uit elkaar te trekken. De toename van de zonne-activiteit houdt toevallig gelijke tred met de toename van broeikasgassen. Er zijn echter enkele mechanismen die het effect van de activiteit van de zon misschien versterken, en die nog onvoldoende onderzocht zijn.'
Zo zijn volgens Van Geel bij kleine verschillen in de zonne-activiteit de fluctuaties in ultraviolette straling vrij groot. 'UV-straling speelt een belangrijke rol bij de vorming van ozon in de dampkring: de ozonlaag is bij een actieve zon dikker. Ozon absorbeert zonne-energie, zeg maar warmte. Veranderingen in warmteabsorptie zouden weer kunnen leiden tot verschuivingen in de circulatiepatronen van winden, en daarmee bijdragen aan klimaatverandering.
De Britse onderzoekster Joanne Haigh heeft met computermodellen berekend dat het luchtcirculatiesysteem waar de moesson onderdeel van uitmaakt sterker wordt naarmate de zonne-activiteit toeneemt. Hierdoor verschuift de gordel van westenwinden op het noordelijk halfrond iets op naar het noorden. Zo kun je je voorstellen dat bij afnemende zonne-activiteit rond 850-800 v.C. de invloed van de westenwinden juist verschoven is naar het zuiden. En daar hebben die Scythen dus van geprofiteerd. Hoe dan ook, het zou goed zijn als fysici en meteorologen zich meer zouden richten op onderzoek naar de mogelijke versterkingsmechanismen voor zonne-activiteit. Ik weet dat een aantal van hen dat onderwerp inmiddels wel interessant vindt, maar interesse is niet genoeg.’
Laboratorium in het Sciencepark, Watergraafsmeer
Zelf richt Van Geel zich nu in eerste instantie op meer biologisch getint onderzoek. In een samenwerkingsproject met VU-collega Jelte Rozema doet UvA-postdoc Dan Yeloff onderzoek naar veranderingen in de chemische samenstelling van fossiele stuifmeelkorrels onder invloed van ultraviolette straling. Doordat stuifmeelkorrels stoffen aanmaken (fenolgroepen) die de schadelijke ultraviolette straling wegfilteren, is het waarschijnlijk mogelijk om aan de hand van het voorkomen van die fenolgroepen in fossiel stuifmeel veranderingen in de UV-intensiteit in het verleden in kaart te brengen.
Van Geel: ‘Ik houd het voor mogelijk dat het idee dat menselijk handelen oorzaak is van de huidige klimaatverandering uiteindelijk een soort van collectieve zelfbetrekkingswaan zal blijken te zijn. Let wel: ik heb niets tegen een no regret-policy. Er zijn goede geopolitieke redenen om het gebruik van fossiele brandstoffen te beperken en het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen zal de luchtkwaliteit ten goede komen. De geloofwaardigheid van de wetenschap is echter in het geding. Het zou me niet verbazen als zonne-activiteit ook nu nog de belangrijkste klimaatbepalende factor is. We moeten oppassen dat we met z'n allen niet achter de verkeerde hypothese aan te hollen, net als twintig jaar geleden, toen zure regen werd aangewezen als oorzaak van grootschalige bossterfte. Later bleek dat we vooral te maken hadden met de gevolgen van enkele droge zomers.’
Frans Stravers
Bron: UvA-Persvoorlichting
|
