2.1 Methodes om het paleoklimaat te kunnen bestuderen

1. 2.1 Methodes om het paleoklimaat te kunnen bestuderen

2. 2 klimaatverandering

3. aardse klimaat veranderde voortdurend. • aarde-geschiedenis= 4,6 miljard jaar • samenstelling van de atmosfeer vaak totaal anders dan nu. • Alle zuurstof (nu ongeveer 21% van alle luchtdeeltjes in het onderste deel van de dampkring) te danken aan de fotosynthese • perioden dat het zuurstofgehalte hoger, maar ook zelfs 0% was. • Ook andere gassen kwamen in andere verhoudingen voor dan nu. • het klimaat (= het gemiddelde van al die processen en verschijnselen in de dampkring) vaak drastisch anders dan tegenwoordig. • ook andere factoren in de geologische geschiedenis van de aarde van invloed op klimaatverandering • schommelingen in de hoeveelheid zonne-energie die in de dampkring terecht komt, • enorme vulkaanuitbarstingen • meteorietinslagen • verschuiven van de continenten, waardoor de landoppervlakte varieerde en de patronen van oceaanstromen wijzigden.

4. Invloed CO2

5. klimaatmodellen • ontwikkeling van klimaatmodellen. • Vlnr. en van bovennaarbeneden: rond 1975; rond 1985; 1990 first assessment report (FAR); 1995 second assessment report (SAR); 2001 third assessment report (TAR); 2007 fourth assessment report (AR4); Bron: IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change).

6. klimaatverandering samengevat

7. Waarom de poolgebieden? • belangrijke samenhang tussen ecosystemen en landschappen: de fysisch-geografische zones. • Juist op de overgang van de ene naar de andere zone heeft klimaatverandering een zeer grote ‘impact’. ?

8. 2.2 Klimaatreconstructie - Hoe weten we eigenlijk hoe het klimaat varieerde? • Het weer is de toestand van de dampkring, op een bepaalde plaats en een bepaalde tijd. • temperatuur, • neerslag, • luchtvochtigheid, • wind, • bewolking • zonneschijn. • Het klimaat is het ‘gemiddelde’ van al deze weersfactoren, over een langere periode (vaak dertig jaar) en een groter gebied. • In Nederland wordt het weer vergeleken met het gemiddelde uit de periode 1961-1991. • oudste temperatuurmetingen • vanaf halverwege de 18e eeuw • alleen voor een paar plaatsen in Europa.

9. Indirecte data • Gegevens van dijkgraven • waterstanden in rivieren • overstromingen • wateroverlast • stormvloeden • dichtvriezen van rivieren, IJsselmeer • duur van het sneeuwdek • Landbouw • begin van het groeiseizoen • opbrengst aan appels, pruimen, kersen • begin van het hooien • begin van de graan- of wijnoogst • prijzen van voedsel, water, wijn, turf en hout. verschillende temperatuurreconstructies tot 2000 BP (Before Present) op grond van instrumentele waarnemingen (rode lijn) en proxies. In de grafiek staat steeds het verschil (‘temperature anomaly’) aangegeven ten opzichte van de periode 1961-1991. Bron: Global Warming Art

10. dendrochronolgie • indirect informatie over de weersomstandigheden tijdens de vorming van de jaarringen • De methode is tot enige duizenden jaren terug in de tijd betrouwbaar • Jaarringen • Goed jaar  warm en vochtig ringen ? • Slecht jaar  koud en nat of koud en droog ringen  ? ringenpatroon eik voor een bepaalde streek bepaalde periode uniek

11. Stuifmeelkorrelsals klimaatsarchief

12. Pollen • eigenschappen stuifmeelkorrels : • ze komen in groten getale voor, • blijven goed bewaard en • elke soort heeft een karakteristieke vorm. • onderzoek sediment uit meertje (van verschillende ouderdom) •  microscoop precies zien welke vegetatie in welke periode overheerste. • Deze vegetatie vormt een indicatie voor de temperatuur. • Omdat pollen zeer goed ‘houdbaar’ zijn, kunnen ze gebruikt worden voor klimaatreconstructies tot enige tienduizenden jaren lariks

13. fysisch-geografische zones. • Verschillende klimaatzones •  verschillendeecosystemen en landschappen •  verschillend pollen

15. beinvloeding temperatuur door oceaan • 2 stromingen : • oppervlakte stroming • diepzeestroming • Diepzeestroming • Koud  zwaarder • zoutwater zwaarder (oppervlaktewater : meer regen, rivieren die uitmonden)

16. IJskern als klimaatsarchief

17. Boringen in ijskap van Antarctica tot 3100 m diep. Dat is tot 740.000 jaar terug in de tijd • acht ijstijden (glacialen), • gevolgd door een warmere periode (interglaciaal ijskernen • Sneeuw valt en wordt samengedrukt door de lagen die erbovenop vallen de ingesloten luchtbelletjes worden ook samengedrukt , daarin zitCO2 en CH3 • Laag boven laag is afgezet •  daaruit klimaat reconstructie • meer CO2 en CH3 warmer CO2 concentratie in de atmosfeer, gereconstrueerd uit ijskernen. Bron: Ruddiman 2004

18. 650.000 jaar varieerde de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer van 180 tot 280 volumedeeltjes per miljoen (volume ppm), • nu (2008) op ongeveer 380 - 400 zitten

19. Landschap als klimaatsarchief De gemiddelde jaartemperatuur moet voor een ijswig rond −8 ºC liggen, in de winter zal −20 ºC geen uitzondering zijn geweest. Vorstwiggen Bevroren grond scheurde en in de scheur sijpelde water in dat weer bevroor  scheur werd groter

20. Pingo het Uddelermeer. pingo • ontstaan : • in de ondergrond bevriest water  ijsklomp. • ijskern trekt meer water aan bevriest. •  ijsbult onder de bevroren bovenste meters van de bodem • die steeds verder uitgroeit. • Aan de bovenkant ‘barst’ de bult open • grond erboven ontdooit in de zomer • zakt van bult af latere ringwal. pingo in Canada

21. wiki • Een pingois een bolvormige heuvel die ontstaat in een gebied met permafrost waar door het uitzetten van bevroren / bevriezend grondwater (hydrostatische druk) een laag bevroren grond wordt opgetild. • De kern van een pingo, die soms nauwelijks kleiner is dan de totale pingo zelf, bestaat uit een lensvormig lichaam van zuiver ijs. Pingo's worden tot 90 meter hoog met een doorsnede van soms meer dan 2 kilometer en zijn meestal rond of ovaal van vorm. • Hedendaagse pingo's komen voor in continentale toendra's en bevinden zich overwegend tussen 65 en 75 graden noorderbreedte. • Door het scheuren van de bovenlaag wordt de ijslaag blootgesteld aan de zon en dan kan een krater of meer ontstaan. Pingo's bij Tuktoyaktuk, NorthwestTerritories, Canada

23. Schelpen als klimaatsarchief

25. Oceaanbodemsediment als klimaatsarchief Foraminifeer

26. Plankton • planktonsoorten met kalkschaaltjes (CaCO3). • Van zuurstof bestaan twee isotopen • (99,7%) van zuurstof is 16O, 0,3% is 18O. • = chemische eigenschappen, ≠ natuurkundige eigenschappen • 18O( twee extra neutronen) beetje zwaarder en trager is. • Uit water verdampen sneller watermoleculen met 16O dan 18O. • In koude perioden 16O vooral op het land :sneeuw en ijsbedekking • relatief iets meer 18O in het zeewater. • Het plankton legt de verhouding tussen 16O en 18O zeer nauwkeurig vast. • Als we weten hoe lang geleden het plankton dat deze schaaltjes maakte, geleefd heeft, weten we de temperatuur van het zeewater waarin het plankton geleefd heeft. • Plankton =paleothermometer. •  snelle evolutie verschillende soorten met duidelijk te onderscheiden vormen hebben elkaar in snel tempo opgevolgd. • Met plankton kunnen we vrij nauwkeurig de klimaatgeschiedenis achterhalen tot 65 miljoen jaar terug,

28.  in het water (H2O)is er een verhouding O18/O16 naargelang de omgevingstemperatuur:

29. Figuur 16: schelp in plexiglas gegoten om een plakje te kunnen afzagen. Bron: Aardwetenschappen Vrije Universiteit Schelpen • verhouding O18/O16 naargelang de omgevingstemperatuur: • uit de jaarringen van kalkbouwsels reconstructie klimaat. • mammoettanden, koralen, schelpen en stalagmieten. • andere isotopen ook of een jaar nat of droog is geweest. • Fossiele stroommossels vastgelegd hoe vaak de Maas en de Rijn overstroomden vóór de mens dijken ging aanleggen. • Met boortje worden de jaarringen uitgeboord • meetapparaat (massaspectrometer) meting isotopensamenstelling per jaarring,

30. Relatie rivieren- luchtdruk • Isotopensamenstelling rivieren andere 16O/18O verhouding • Rijn ( smeltwater) • Maas ( regenwater) •  welke rivier is wanneer overstroomd • indicatie voor de Noord-Atlantische Oscillatie, • het luchtdrukverschil tussen het hogedrukgebied boven de Azoren en het lagedrukgebied bij IJsland. • drukverschil groot is, buigen depressies van de Atlantische oceaan af naar Nederland  regen hier • als dat drukverschil minder groot is, belanden die in Spanje.  geen regen hier

31. druipsteen • Ze groeien voornamelijk aan in natte perioden, • als er veel water in de grotten doorsijpelt. • groeiringen duidelijk zichtbaar • verschil tussen natte perioden (dikke ringen) en een droge periode (geen ringen, vaak stof en organisch materiaal). • stalagmiet kan enkele tienduizenden jaren aan klimaatgeschiedenis vastgelegd Rhodochrosiet in Peru

32. gesteente • De mergelkalk uit Zuid-Limburg • door de fossielen die er in zitten en de kalkafzetting, • tussen 70 tot 65 miljoen jaar geleden Zuid-Nederland bedekt met een ondiepe, tropische zee. • deze ‘etage’ (geologisch tijdvak)heet het Maastrichtien. • in de Ardennen: gesteente uit boven Devoon (ongeveer 365 miljoen jaar oud) •  golfribbels. info over • hoogte zeespiegel toen • temperatuur toen.

33. Warm (70 miljoen jaar) Koud (20.000 jaar)