De stromen van het weer

Als de Agulhasstroom bij Zuid-Afrika warm water opstuwt, kunnen in Schotland de palmbomen groeien. Maar in een ijstijd stokt die stroom....

Ze kennen de oceanen en ze kennen elkaar. De twee Nederlandse onderzoekers die deze week in Nature publiceren geven bovendien beiden nieuw inzicht in de mechanismen achter klimaatverandering. Toch wisten ze niet dat hun artikelen tegelijkertijd in het veelgelezen wetenschappelijke tijdschrift zouden worden afgedrukt.

'Puur toeval', zegt marien bioloog dr. Klaas Timmermans van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee, NIOZ (zie kader). 'Prettig dat het samenvalt, maar vooral zalig om in Nature te staan omdat je zo een breed publiek bereikt', aldus geoloog-ecoloog dr. Frank Peeters van de Vrije Universiteit Amsterdam.

De jonge Peeters leidde een team van acht onderzoekers, die allen een stukje aan de grote puzzel van de klimaatwetenschappen legden. De basisvraag was: hoe reageren oceanen op klimaatverandering en andersom.

Uit de twee artikelen blijkt dat de oceanen een cruciale rol spelen in de afkoeling en de opwarming van de aarde. Hierbij is de hoeveelheid in de oceanen opgenomen CO2 van groot belang, zoals onlangs ook door Amerikaanse onderzoekers in Science werd uiteengezet.

CO2 wordt voornamelijk vastgelegd door levende wezens, in de vorm van kalk. Dat wordt met name gedaan door dierlijk plankton, de foraminiferen, waarop Peeters zich toelegt, endoor kalkalgen - plantaardig plankton -, het onderzoeksveld van Klaas Timmermans.

Zowel het beschrijven van de omstandigheden waaronder de foraminiferen van Peeters gedijen als Timmermans' experimentele werk - hoe kalkalgen reageren op milieuomstandigeheden - helpt bij het ontrafelen van processen die een rol spelen bij klimaatveranderingen.

Belangrijk in dit geheel zijn de oceaanstromingen, die onderling verbonden zijn en met elkaar 'communiceren'. Zo stroomt water dat in de Indische Oceaan wordt opgewarmd, in de Agulhas-stroom om Zuid-Afrika heen de Atlantische Oceaan in. Vervolgens stroomt dit water via de warme golfstroom naar het noorden bij Groenland. Het warme water koelt af in de poolstreek en zinkt omdat het door de kou zwaarder is geworden, en stroomt onderlangs terug naar het zuiden. 'Deze grootschalige oceaancirculatie, de Conveyor-belt, bepaalt mede ons klimaat en verklaart waarom er in Schotland palmbomen groeien', zegt Peeters.

Een groot deel van zijn onderzoek speelde zich af in het Agulhasgebied ten zuiden van Kaap de Goede Hoop in Zuid-Afrika. 'In de wateren rondom Antarctica komen drie oceanen bij elkaar: de Indische, de Atlantische en de Stille Oceaan, een soort drielandenpunt, maar dan voor oceanen. In deze streek moesten we zijn om te ontdekken hoe de oceanen met elkaar communiceren', legt Peeters uit.

Het gebied van de Agulhas-stroom is een flessenhals. Daar wil het warme water van de Indische Oceaan de Atlantische Oceaan in stromen. Maar een koude tegenstroom vanuit het westen duwt die warme stroom gedeeltelijk steeds weer terug naar de Indische Oceaan. 'We spreken van het Agulhas-lek, omdat water in de vorm van grote zogeheten ringen weglekt naar de Atlantische Oceaan. Tijdens ijstijden zijn het minieme stroompjes die weglekken. In de tussenliggende interglacialen - zoals nu - stroomt echter zo'n 40 procent van de Agulhas-stroom naar de Atlantische Oceaan.'

Maandenlang dobberde Peeters in zo'n Agulhas-ring rond om kalkhoudend, dierlijk plankton tot een diepte van duizend meter te verzamelen voor zijn onderzoek. Er zijn ongeveer dertig soorten van deze foraminiferen, die veel kunnen onthullen over de omstandigheden waaronder ze het beste gedijen.

Dit levende materiaal vergeleek hij met afgestorven plankton uit sedimentlagen in de zeebodem. Daarvoor kon een mooie lange boorkern van 25 meter worden gebruikt.

'Een gave boorkern vinden zonder historische leemten is al een toer op zich. Maar bij Zuid-Afrika, waar de zeebodem gemakkelijk erodeert door al die heftige stromingen, is het helemaal een toevalstreffer', legt Peeters uit. 'Je hebt een kern nodig waarin het materiaal mooi is blijven liggen. Deze kern bevatte 550 duizend jaar aaneengesloten geschiedenis.'

Het sedimentonderzoek bewees dat de Indische en de Atlantische Oceaan tijdens de ijstijden nauwelijks of soms zelfs helemaal niet meer met elkaar in verbinding stonden. De doorstroming van de Indische naar de Atlantische Oceaan werd belemmerd door westelijke en zuidelijke poolwinden die de Agulhas-stroom terugduwden naar de Indische Oceaan.

De twee oceanen konden met andere woorden niet meer communiceren. En daarmee viel ook de Conveyor-belt stil, de wereldwijde lus van heen-en terugkerende zeestromingen. En deze lus, ook wel aangeduid met 'thermohaline circulatie', bepaalt temperatuur en zoutgehalte van het oceaanwater. Een keten van reacties volgde; zo verdween ook de warme golfstroom en werd Noordwest- europa steenkoud.

Al die duizenden jaren van sediment maken duidelijk dat er vijf ijstijden waren met daartussen interglacialen. Maar het frappante is, en dat is Peeters' grote ontdekking, dat nog vat zo'n ijstijd op zijn hoogtepunt was, de Indische Oceaan via de Agulhas-stroom al meer warm water begon af te geven, zowel aan de Atlantische Oceaan als aan de wateren rond Antarctica. 'Het afsmelten van de Antarctische ijskap begint al in het glaciaal', concludeert Peeters.

'Dat patroon vonden we steeds terug in elke ijstijd. Daaruit mag je concluderen dat Agulhas een grote invloed heeft uitgeoefend op het beeindigen van ijstijden. Doordat de Conveyorbelt werd hersteld, kon ook de warme golfstroom weer op gang komen en het klimaat op het noordelijk halfrond aangenamer maken.'

Er moet een verklaring zijn voor het feit dat deze warmwaterstroom uit zichzelf weer op krachten kan komen. Die verklaring zoeken de onderzoekers in de oriatie van de aardas. Die maakt een tollende beweging waardoor de aarde langzaam kantelt ten opzichte van de zon. De stand van de aardas bepaalt hoeveel zonnewarmte er op de polen valt: veel straling op Antarctica betekent smeltend ijs en een zwakkere koudestroom. En dat zet weer de deur open voor de Agulhas-stroom.

Peeters vindt zijn theorie gewaagd, maar goed onderbouwd. 'Met mijn theorie hoop ik reacties uit te lokken', zegt hij. 'Want het zou goed zijn als dit een debat op gang bracht. Kom maar op, zou ik tegen wetenschappers met andere inzichten willen zeggen. Als ik het niet goed heb gezien, hoor ik dat graag.

'Ons onderzoek strekt zich uit over grotere tijdschalen van duizenden jaren, waarin we een grote regelmaat hebben gezien. Wij mensen zijn nu echter bezig die regelmaat te verstoren. Daarom zou het interessant zijn om boorkernen van landijs, die een historische reconstructie van de atmosfeer leveren, te vergelijken met de sedimentkernen, die ons mariene geologische archief vormen. Dat levert wellicht preciezere gegevens op, die bruikbaar zijn om ons te wapenen tegen een klimaatverandering.'

Afgelopen jaar nog was Peeters op zoek naar Agulhas. In zes maanden tijd vond hij geen enkele ring. Stevenen we dus af op een ijstijd? 'Nee, die laat nog even op zich wachten.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden