De snelheid waarmee de aarde CO₂ verwijdert uit de atmosfeer kan afremmen of versnellen, zo laat een nieuw NESSC-onderzoek zien. De natuurlijke thermostaat van het klimaat haperde veertig miljoen jaar geleden zo ernstig dat een CO₂ toename leidde tot een warme broeikaswereld die honderdduizenden jaren bleef voortduren. De bevindingen, gepubliceerd in het hoog aangeschreven tijdschrift Nature Communications, bieden perspectief voor andere perioden van klimaatverandering in het verre verleden – en wellicht ook voor klimaatverandering in de toekomst.

Het onderzoek laat onder andere zien dat de aarde veertig miljoen jaar geleden geleidelijk opwarmde door een toename van door vulkanen uitgestoten broeikasgassen. Het natuurlijke mechanisme van de aarde dat CO₂ weer uit de atmosfeer haalt kon deze toename echter niet bijbenen. Door het haperen van deze natuurlijke thermostaat liepen atmosferische CO₂ concentraties hoog op en ontstond een warme broeikaswereld die pas na 500 duizend jaar weer langzaam af begon te koelen.

Thermostaat van het klimaat
“De aarde heeft een interne thermostaat die de concentraties van CO₂ aan het aardoppervlak reguleert en zo het klimaat stabiliseert,” vertelt NESSC-onderzoeker Robin van der Ploeg, promovendus aan de Universiteit Utrecht en de eerste auteur van het artikel. “Het belangrijkste proces van de thermostaat is het omzetten van silicaat-rijke gesteenten. Bij deze chemische verwering wordt CO₂ uit de atmosfeer gehaald. Bovendien versnelt de verwering als het klimaat opwarmt, waardoor steeds grotere hoeveelheden CO₂ uit de atmosfeer worden onttrokken en het klimaat dus uiteindelijk weer afkoelt. Dit proces zal ook de CO₂ die we als mens produceren uiteindelijk weer uit de lucht en oceanen trekken, alleen zal dat normaal gesproken zo’n 200 duizend jaar duren.”

Van der Ploeg bestudeerde de uitstoot en opname van CO₂ voor een periode van wereldwijde klimaatverandering in het Midden Eoceen, een geologische tijdsperiode ongeveer 40 miljoen jaar geleden. In samenwerking met collega’s, onder andere van de Universiteit van Durham, analyseerde hij de chemische samenstelling van diepzee-sedimenten uit deze periode. De verkregen resultaten laten zien dat het proces van chemische verwering 40 miljoen jaar geleden niet in snelheid toenam, ook al werd het klimaat steeds warmer. Van der Ploeg: “De aardse thermostaat werkte toen dus slecht, misschien maar op halve kracht. Daardoor duurde het herstel van de opwarming veel langer vergeleken met andere perioden uit het geologisch verleden, zoals in het Vroeg Eoceen (ongeveer 55 miljoen jaar geleden).”

Hogere stand
De bevindingen vormen een belangrijk bewijs dat de duur van het natuurlijke herstel na een stijging van broeikasgassen kan variëren. “Deze duur hangt samen met de hoeveelheid gesteenten aanwezig op het aardoppervlak die chemisch kan worden omgezet,” zegt Van der Ploeg. “Dit vormt de capaciteit van de thermostaat, dus hoe hard deze kan werken.”

De studie heeft ook implicaties voor mogelijke oplossingen om toekomstige klimaatverandering tegen te gaan. De natuurlijke processen werken weliswaar traag, op tijdschalen van vele tienduizenden jaren en langer, maar allicht valt de thermostaat op een hogere stand te zetten, speculeert Van der Ploeg. “Het verweren van gesteenten is het belangrijkste natuurlijke proces om CO₂ uit de atmosfeer te halen. Het effect daarvan is pas merkbaar op heel lange tijdschalen, maar als de verweerbaarheid van het aardoppervlak valt te verhogen, is het theoretisch denkbaar om grotere hoeveelheden CO₂ uit de atmosfeer te onttrekken en CO₂ concentraties uiteindelijk te verminderen.”

Artikel:
Middle Eocene greenhouse warming conditioned by diminished weathering feedback
Nature Communications, 2018
Robin van der Ploeg, David Selby, Margot J. Cramwinckel, Yang Li, Steven M. Bohaty, Jack J. Middelburg, & Appy Sluijs.