Ontkenners van menselijke klimaatverandering hebben een punt. Maar is het ook een goed punt?

Het is me meerdere keren overkomen dat in discussies door anderen werd gesteld dat de huidige klimaatverandering een natuurlijk proces is dat niet door mensen wordt veroorzaakt. En ergens hebben die mensen een punt: het klimaat verandert continu, ook zonder dat er mensen in de buurt zouden zijn. Dus is de huidige opwarming van de aarde wel aan mensen te wijten? En hoe weten we dat eigenlijk?

Directe temperatuurmetingen

Het heeft lang geduurd voordat er betrouwbare en redelijk beschikbare manieren waren om de temperatuur te meten. De vloeistofthermometer bestaat nu een paar honderd jaar en is tot het digitale tijdperk een belangrijke manier geweest om temperatuur te meten. Sinds ongeveer 1850 wordt er met vloeistofthermometers op grote schaal bijgehouden wat de temperatuur is op aarde. Als je die metingen in een grafiek zet, dan ziet dat er als volgt uit:

Wat zien we hier? Het valt inderdaad op dat de temperatuur flink aan het stijgen is sinds ongeveer 1900. Maar ja, voor hetzelfde geld was de temperatuur in 1700 nog wel hoger dan vandaag. Daar zegt deze data niets over. Dus is het de vraag wat de temperatuur op aarde was voordat we die gingen meten.

Proxy metingen / indirecte metingen

Van voor 1850 hebben we dus geen grootschalige directe metingen van de temperatuur. Daarom wordt er voor de periode vóór 1850 gekeken naar zogenaamde proxy-metingen. Dat zijn indirecte metingen van de temperatuur. Laten we er een paar bekijken, varierend van biologische metingen tot mijn favoriete proxy meting (nummer 4 in de lijst):

Proxy 1: De biologische meting

Een vrij simpele proxy-metingen is de grootte van jaarringen van bomen. In jaren dat het makkelijker groeien is, zijn die jaarringen groter. Dit wordt met name beïnvloedt door de temperatuur (hoe warmer het is, hoe groter de jaarringen) en de beschikbaarheid van water (hoe meer water, hoe makkelijker bomen groeien). Dus als je de grootte van jaarringen meet, dan weet je of het een relatief warm en/of nat jaar is geweest.

Het mooie van deze meting is dat je de data echt per jaar krijgt. Vervelend is alleen wel dat je nog onderscheid moet gaan maken tussen temperatuur en vocht. En aangezien vochtigheid ook nog niet zo lang bijgehouden wordt, ben je aangewezen op een tweede proxy meting.

Sommige bomen kunnen duizenden jaren oud worden. Dus als het je lukt om de temperatuurdata uit zo’n oude boom te halen, heb je gelijk data voor duizenden jaren terug.

Proxy 2: De chemische meting

Een tweede groep proxy-metingen zijn de metingen van bepaalde isotopen in bijvoorbeeld ijs, koraal en druipsteengrotten. Isotopen zijn varianten van hetzelfde atoom. Neem bijvoorbeeld zuurstof. Alle zuurstofatomen hebben 8 protonen in de atoomkern. De hoeveelheid neutronen in de kern bepaald vervolgens de isotoop. Het meest voorkomende zuurstofatoom is zuurstof-16 (of chemisch symbool ¹⁶O). Die heeft naast 8 protonen ook 8 neutronen in de kern. Zuurstof-18 heeft 2 neutronen meer in de kern dan zuurstof-16.

Nu blijkt dat als het kouder is, zuurstof-18 meer in water en ijs op aarde te vinden is en zuurstof-16 vaker in gasvorm in de atmosfeer. De verhouding tussen die twee is dus een indirecte meting van de temperatuur. Maar ja, hoe meet je die verhouding achteraf? Daarvoor moet je op zoek naar materialen waarin deze verhouding bewaard is gebleven.

Er zijn verschillende typen materiaal die vaak gebruikt worden om de verhouding in te meten, bijvoorbeeld ijs, koraal en druipsteenformaties. Bij ijs is dat enigszins lastig omdat je vervolgens van het ijs de leeftijd moet bepalen via een tweede proxy-meting, maar daarmee niet onmogelijk. Zowel koraal als druipsteenformaties kennen ook een soort jaarringen, waardoor een relatief nauwkeurige tijdsbepaling mogelijk is.

Proxy 3: De hooikoorts meting

Een derde indirecte meting die we hier bespreken zijn pollen. Je weet wel, die dingen waar veel mensen hooikoortsklachten van krijgen. Het mooie van pollen is dat ze super robuust zijn en heel lang intact kunnen blijven. Als die pollen dan niet uitgroeien tot nieuwe bomen en planten, slaan ze neer in de bodem, waar ze heel lang bewaard kunnen blijven. Op verschillende plekken worden die pollen vervolgens langzaam opgenomen in de aarde. In allerlei aardlagen zijn die pollen terug te vinden.

Als je die aardlagen onderzoekt, is het mogelijk te bepalen hoeveel pollen er van welke typen vegetatie aanwezig zijn. Zijn er veel pollen van bomen die goed gedijen bij warm weer? Dan was het waarschijnlijk warm. En omgekeerd. Bij deze meting is het natuurlijk vervolgens wel weer de uitdaging om te bepalen hoe oud de verschillende aardlagen zijn die je onderzoekt.

Proxy 4: (mijn favoriet) De historische meting

De temperatuur wordt misschien nog niet zo lang nauwkeurig bijgehouden, maar kalenders bestaan al heel lang. Daarom kan je ook de boeken in duiken en zoeken naar gegevens die relateren aan temperatuur, bijvoorbeeld gegevens over het moment dat er geoogst werd. Ook andere momenten in de jaarlijkse cyclus zijn soms bijgehouden. Zo wordt in Japan al meer dan 1000 jaar bijgehouden wanneer de kersenbomen beginnen met bloeien. En wat blijkt? Sinds ongeveer 1900 is er een duidelijke trend waarin de bomen steeds eerder in het jaar bloeien:

Het mooie van dit soort metingen is wederom dat je de metingen echt per jaar hebt.

Kalibreren van proxy-metingen

Ok, dus we hebben een heleboel metingen van pollen, isotopen, historische gegevens en jaarringen van bomen. Maar geen van die metingen vertelt ons de precieze temperatuur. Ze geven slechts een relatieve. Hoe kunnen we de precieze temperatuur dan toch reproduceren? Het idee is om deze metingen vervolgens te kalibreren. Zoals gezegd is er vanaf 1850 redelijk betrouwbare temperatuurdata beschikbaar. Op basis van die data kunnen we bepalen wat de waarden zijn van de proxy-metingen bij bepaalde temperaturen. Bij wijze van spreken leren we uit die data dat een gemiddelde jaartemperatuur van 20 graden in West-VS leidt tot een jaarring dikte van 5mm bij de Sequoia bomen daar.

Het resultaat

Alle metingen hebben een verschillend tijdsvak waarover ze kunnen meten. Directe metingen gaan ongeveer 150 jaar terug, historische metingen grofweg 1000 jaar en chemische metingen nog veel langer. De truc is nu om al die gegevens te combineren tot een totaalplaatje van de geschiedenis van het temperatuurverloop op aarde. Dat is een vak apart en worden nog regelmatig papers over gepubliceerd.

Het belangrijkste is dat welke methode je ook gebruikt, de conclusie telkens ongeveer hetzelfde is. Er zijn daar door allerlei mensen visualisaties van gemaakt, maar deze uit 2016 van XKCD comics is mijn favoriet. Die begint 20.000 jaar voor Christus en zet de temperaturen even in historisch perspectief:

Conclusie

Inmiddels is er weinig discussie meer over de vraag óf het klimaat aan het veranderen is. De vraag of het een menselijke oorzaak heeft is een terechte, want het klimaat verandert continu door natuurlijke oorzaken. Maar als we kijken naar de beste schattingen die we hebben voor de geschiedenis van de temperatuur, is de huidige snelheid van klimaatverandering nog nooit voorgekomen.

Samen met de kennis die we hebben over de werking van de atmosfeer is het heel waarschijnlijk dat klimaatverandering door de mens veroorzaakt wordt. Het goede nieuws daarvan is dat als we zelf iets veroorzaken, we door ons gedrag te veranderen ook echt impact kunnen maken.

Laat je e-mailadres hieronder achter als jij ook geïnspireerd wil worden over wat je zelf kunt doen.