Earth’s Climate – Past and Future (third Edition)
William F. Ruddiman
H1: Overview of Climate Science
Klimaat = een brede compositie van de gemiddelde conditie
van een regio, gemeten in temperatuur, neerslag, sneeuw- en
ijsbedekking, windrichting en -kracht en nog andere factoren.
Klimaatverandering gaat over variaties op de lange termijn;
jaren en langer.
Weer = bovengenoemde factoren fluctueren in uren, dagen,
weken en soms maanden.
Van de geologische tijdschaal gaat dit boek alleen over de laatste 10%. Dat zijn nog miljoenen jaren,
door geologen vaak ‘deep time’ genoemd. Hoe meer we inzoomen richting het heden hoe meer
details over klimaatverandering we tegenkomen, dit noemen we toenemen van de resolutie.
Systeem Aarde = benaderen van onderzoek naar klimaat waarbij rekening wordt gehouden met het
feit dat alle aspecten van het klimaatsysteem met elkaar verbonden zijn en dus moeten worden
onderzocht om het te begrijpen.
Klimaatwetenschap = multidisciplinair en interdisciplinair onderzoeksgebied waarin verleden, heden
Pag. 9 en toekomst aan elkaar gelinkt worden,
verleden leert ons over de toekomst, heden
leert ons over verleden. Hypotheses worden
getoetst en soms omgezet in theorieën.
Slechts enkele theorieën blijken voor langere
tijd houdbaar. Daarbij worden ze ‘getoetst’
aan zowel de evolutietheorie die inzicht
geeft in de ontwikkeling van het leven en de
theorie van de platentektoniek die inzicht
geeft over het verplaatsen van de
continenten over het aardoppervlak.
Het klimaatsysteem bestaat uit lucht, water,
land, ijs en vegetatie. ‘Forcing’ gaat over het veroorzaken van veranderingen (de oorzaak), ‘response’
gaat over de effecten die daarvan het resultaat zijn.
Climate Forcing: 1) Platentektoniek (bewegen van continenten, gebergtevorming e.d.), 2)
Veranderingen in de baan van de aarde om de zon (zonlicht en andere energie per seizoen en
breedtegraad) en 3) veranderingen in de sterkte van de zonnestraling die de aarde bereikt. Een
vierde kracht die voor veranderingen zorgt is de mens; antropogene invloed. Bijvoorbeeld door de
uitstoot van broeikasgassen.
Climate Responses: De reactietijd verschilt per kracht die inwerkt op het
klimaat (Tabel pag. 12). Soms is de reactie eerst groot, tot er een
evenwichtspunt, een equilibrium, wordt bereikt. Elk onderdeel van het
klimaatsysteem heeft een eigen reactietijd, van uren (atmosfeer), dagen
(landoppervlak) tot duizenden jaren (Antarctica).
Schalen van ‘forcing’ tegenover ‘response’ (pag. 13);
A: langzame verandering in kracht, snelle respons (klimaatverandering volgt
direct op langzame ‘drijven’ van continenten naar andere breedtegraad)
B: Grote kracht in tegenstelling met trage en kleine respons (Zonsverduistering)
1
, C+D: Krachten en respons lopen gelijk op (denk aan zoninval op hogere breedtegraden, waarbij er
een vertraging zit tussen de langste dag en de warmste dag). Als de frequentie toeneemt neemt de
amplitude af en vice versa.
Soms is er een kracht (de kracht van de zonnestraling bijvoorbeeld) die bij verandering op meerdere
plaatsen een reactie oproept die verschillend kan verlopen, bijvoorbeeld door grote pakketten ijs die
langzamer opwarmen. Dit principe verklaart waarom er lang na het verbranden van fossiele
brandstoffen nog steeds opwarming zal blijven plaatsvinden.
Feedbacks zijn processen die klimaatveranderingen versterken (positieve feedback) of juist
afzwakken (negatieve feedback).
Review Questions:
1. Wat is het verschil tussen klimaat en weer?
2. In welk opzicht verschilt klimaatwetenschap van traditionele wetenschappen zoals
scheikunde en biologie?
3. Wat is het verschil tussen climate forcing en climate respons?
4. Hoe varieert de responstijd van het water in de beker boven de Bunsenbrander uit het
voorbeeld gedurende de tijd?
5. Het klimaatsysteem bestaat uit veel verschillende componenten met verschillende
responstijden. Wat is het totale bereik van de tijdschalen waarover deze reacties variëren?
6. Maakt positieve feedback het klimaat altijd warmer?
H2: Earth’s Climate System Today - geen tentamenstof
H3: Climate Archives, Data and Models
Geschiedenis van het klimaat op aarde zit opgeslagen in sediment, ijs, koraal en bomen.
Sedimentlagen – erosie, zeespiegelstijging en tektonische activiteit zorgen voor verstoring. Oudere
sedimenten dan 170 miljoen jaar worden vooral op continenten gevonden. IJs (gletsjers) zorgt voor
de vorming van morenen, ook dit werkt verstorend. Daarnaast zorgt winderosie voor veranderingen.
Maar löss, sediment afgezet door wind, levert juist weer een prima indicator voor klimatologische
omstandigheden in het verleden.
Oceaansedimenten – In oceaanbekkens ligt een klimaatarchief van de afgelopen 150 miljoen jaar.
Boringen in de bodem leveren betrouwbaarder gegevens op dan die van land; de diepzee is een hele
rustige en stabiele omgeving.
Gletsjerijs – ijsboringen leveren veel informatie maar wel beperkt tot die gebieden waar gletsjers
zijn. Op Antarctica teruggelezen tot 800 000 jaar, Groenland 125 000 jaar. In veel bergen ‘maar’ ijs
van 10 000 jaar oud.
Andere klimaatarchieven – kalksteen in grotten (klimaatintervallen tot honderden jaren terug te
lezen), bomen (tien tot duizend jaar terug), koraal (geo-chemische informatie over klimaat tot
honderden jaren terug), historische archieven (van oogstverslagen tot almanakken) en de
instrumentale metingen van de laatste 200 jaar.
Dateren van klimaatgegevens – radiometrische datering; gebaseerd op radioactief verval van
natuurlijke isotopen (parent isotopes tot daughter isotopes) waarbij wordt uitgegaan van een
vervalconstante. Meestal basalt, eenmaal afgekoeld een gesloten systeem waarna alleen nog
verandering optreedt door afname van radioactiviteit. Hierbij is de halveringstijd van belang om
ouderdom vast te stellen. Verschillende elementen hebben verschillende halveringstijd. Uranium
vervalt tot lood en kan gebruikt worden tot ouderdom van de aarde zelf.
Wel beperkingen; soms zijn er al dochterisotopen in het gesteente aanwezig, dit vertroebeld de
metingen. Soms is het systeem niet geheel gesloten. Soms kan stollingsgesteente helpen de
2
William F. Ruddiman
H1: Overview of Climate Science
Klimaat = een brede compositie van de gemiddelde conditie
van een regio, gemeten in temperatuur, neerslag, sneeuw- en
ijsbedekking, windrichting en -kracht en nog andere factoren.
Klimaatverandering gaat over variaties op de lange termijn;
jaren en langer.
Weer = bovengenoemde factoren fluctueren in uren, dagen,
weken en soms maanden.
Van de geologische tijdschaal gaat dit boek alleen over de laatste 10%. Dat zijn nog miljoenen jaren,
door geologen vaak ‘deep time’ genoemd. Hoe meer we inzoomen richting het heden hoe meer
details over klimaatverandering we tegenkomen, dit noemen we toenemen van de resolutie.
Systeem Aarde = benaderen van onderzoek naar klimaat waarbij rekening wordt gehouden met het
feit dat alle aspecten van het klimaatsysteem met elkaar verbonden zijn en dus moeten worden
onderzocht om het te begrijpen.
Klimaatwetenschap = multidisciplinair en interdisciplinair onderzoeksgebied waarin verleden, heden
Pag. 9 en toekomst aan elkaar gelinkt worden,
verleden leert ons over de toekomst, heden
leert ons over verleden. Hypotheses worden
getoetst en soms omgezet in theorieën.
Slechts enkele theorieën blijken voor langere
tijd houdbaar. Daarbij worden ze ‘getoetst’
aan zowel de evolutietheorie die inzicht
geeft in de ontwikkeling van het leven en de
theorie van de platentektoniek die inzicht
geeft over het verplaatsen van de
continenten over het aardoppervlak.
Het klimaatsysteem bestaat uit lucht, water,
land, ijs en vegetatie. ‘Forcing’ gaat over het veroorzaken van veranderingen (de oorzaak), ‘response’
gaat over de effecten die daarvan het resultaat zijn.
Climate Forcing: 1) Platentektoniek (bewegen van continenten, gebergtevorming e.d.), 2)
Veranderingen in de baan van de aarde om de zon (zonlicht en andere energie per seizoen en
breedtegraad) en 3) veranderingen in de sterkte van de zonnestraling die de aarde bereikt. Een
vierde kracht die voor veranderingen zorgt is de mens; antropogene invloed. Bijvoorbeeld door de
uitstoot van broeikasgassen.
Climate Responses: De reactietijd verschilt per kracht die inwerkt op het
klimaat (Tabel pag. 12). Soms is de reactie eerst groot, tot er een
evenwichtspunt, een equilibrium, wordt bereikt. Elk onderdeel van het
klimaatsysteem heeft een eigen reactietijd, van uren (atmosfeer), dagen
(landoppervlak) tot duizenden jaren (Antarctica).
Schalen van ‘forcing’ tegenover ‘response’ (pag. 13);
A: langzame verandering in kracht, snelle respons (klimaatverandering volgt
direct op langzame ‘drijven’ van continenten naar andere breedtegraad)
B: Grote kracht in tegenstelling met trage en kleine respons (Zonsverduistering)
1
, C+D: Krachten en respons lopen gelijk op (denk aan zoninval op hogere breedtegraden, waarbij er
een vertraging zit tussen de langste dag en de warmste dag). Als de frequentie toeneemt neemt de
amplitude af en vice versa.
Soms is er een kracht (de kracht van de zonnestraling bijvoorbeeld) die bij verandering op meerdere
plaatsen een reactie oproept die verschillend kan verlopen, bijvoorbeeld door grote pakketten ijs die
langzamer opwarmen. Dit principe verklaart waarom er lang na het verbranden van fossiele
brandstoffen nog steeds opwarming zal blijven plaatsvinden.
Feedbacks zijn processen die klimaatveranderingen versterken (positieve feedback) of juist
afzwakken (negatieve feedback).
Review Questions:
1. Wat is het verschil tussen klimaat en weer?
2. In welk opzicht verschilt klimaatwetenschap van traditionele wetenschappen zoals
scheikunde en biologie?
3. Wat is het verschil tussen climate forcing en climate respons?
4. Hoe varieert de responstijd van het water in de beker boven de Bunsenbrander uit het
voorbeeld gedurende de tijd?
5. Het klimaatsysteem bestaat uit veel verschillende componenten met verschillende
responstijden. Wat is het totale bereik van de tijdschalen waarover deze reacties variëren?
6. Maakt positieve feedback het klimaat altijd warmer?
H2: Earth’s Climate System Today - geen tentamenstof
H3: Climate Archives, Data and Models
Geschiedenis van het klimaat op aarde zit opgeslagen in sediment, ijs, koraal en bomen.
Sedimentlagen – erosie, zeespiegelstijging en tektonische activiteit zorgen voor verstoring. Oudere
sedimenten dan 170 miljoen jaar worden vooral op continenten gevonden. IJs (gletsjers) zorgt voor
de vorming van morenen, ook dit werkt verstorend. Daarnaast zorgt winderosie voor veranderingen.
Maar löss, sediment afgezet door wind, levert juist weer een prima indicator voor klimatologische
omstandigheden in het verleden.
Oceaansedimenten – In oceaanbekkens ligt een klimaatarchief van de afgelopen 150 miljoen jaar.
Boringen in de bodem leveren betrouwbaarder gegevens op dan die van land; de diepzee is een hele
rustige en stabiele omgeving.
Gletsjerijs – ijsboringen leveren veel informatie maar wel beperkt tot die gebieden waar gletsjers
zijn. Op Antarctica teruggelezen tot 800 000 jaar, Groenland 125 000 jaar. In veel bergen ‘maar’ ijs
van 10 000 jaar oud.
Andere klimaatarchieven – kalksteen in grotten (klimaatintervallen tot honderden jaren terug te
lezen), bomen (tien tot duizend jaar terug), koraal (geo-chemische informatie over klimaat tot
honderden jaren terug), historische archieven (van oogstverslagen tot almanakken) en de
instrumentale metingen van de laatste 200 jaar.
Dateren van klimaatgegevens – radiometrische datering; gebaseerd op radioactief verval van
natuurlijke isotopen (parent isotopes tot daughter isotopes) waarbij wordt uitgegaan van een
vervalconstante. Meestal basalt, eenmaal afgekoeld een gesloten systeem waarna alleen nog
verandering optreedt door afname van radioactiviteit. Hierbij is de halveringstijd van belang om
ouderdom vast te stellen. Verschillende elementen hebben verschillende halveringstijd. Uranium
vervalt tot lood en kan gebruikt worden tot ouderdom van de aarde zelf.
Wel beperkingen; soms zijn er al dochterisotopen in het gesteente aanwezig, dit vertroebeld de
metingen. Soms is het systeem niet geheel gesloten. Soms kan stollingsgesteente helpen de
2
