De aarde in rood, groen en wit: klimaatextremen in de laatste 250 miljoen jaar
Klimaatverandering is niet erg, het is normaal. We kunnen hooguit kijken hoeveel het klimaat is veranderd in het verleden, en waar wij ons nu bevinden in dat perspectief. Omdat geologische tijdschalen en de opeenvolging van klimaten moeilijk voor te stellen zijn, geeft Salomon Kroonenberg er kleur aan.
Het klimaat verandert. Is dat erg? Het hangt ervan af welk
perspectief je kiest. Dat het overdag warmer is dan ’s nachts, daar kijkt
niemand van op. Ook de seizoenen vinden we niet erg, hooguit lastig. We hebben
truien voor de winter en t-shirts voor de zomer. Hoe erg kan klimaatverandering
dan worden? Uit het geologisch verleden en ook uit historische bronnen weten we
dat het klimaat altijd verandert. Er is geen nulpunt van het klimaat. Óf het
wordt warmer, óf het wordt kouder, maar stilstaan doet het nooit. Diegenen die
schreeuwen: stop de klimaatverandering, red ons klimaat, hebben er dan ook niets
van begrepen. Klimaatverandering is niet erg, het is normaal. We kunnen hooguit
kijken hoeveel het klimaat is veranderd in het verleden, en waar wij ons nu
bevinden in dat perspectief.
Alleen, het geologisch verleden is moeilijk te
bevatten. Die grote getallen zijn voor veel mensen abstract en de namen van al
die geologische tijdperken liggen ook niet direct gemakkelijk in het gehoor.
Bovendien raak je al gauw het spoor bijster in die eindeloze reeks
gebeurtenissen. Toen was het warm, en toen was het koud, en daarna werd het weer
warm, en toen kwamen de ijskappen, en toen smolten ze weer af. Je verdwaalt snel
in de geologische tijd. Laten we het daarom eens anders aanpakken. We gaan
kijken naar de drie meest extreme klimaten die we gehad hebben in de laatste 250
miljoen jaar. Toch weer een abstract getal? Wel, als je de ouderdom van de
aarde, 4,5 miljard jaar, gelijkstelt aan de gemiddelde leeftijd die een mens
bereikt, 70, is 250 miljoen jaar een periode van vier jaar in een mensenleven.
Om de gedachten te bepalen. Want zover moeten we teruggaan om bij het eerste
extreme klimaat uit te komen: de aarde in het rood, het Perm.
Rood
Het Perm is het tijdperk van Wegeners Pangea. Alle
continenten waren tegen elkaar geschoven, er lag een ijskap op Gondwanaland, het
zuidelijke supercontinent. De continenten lagen niet op dezelfde lengtegraad als
nu, en ook niet op dezelfde breedtegraad. Nederland lag bijvoorbeeld op de
breedtegraad van de Sahara, waar nu de subtropische hogedrukgordels liggen.
Wat voor klimaat hoorde daarbij? Als we nu naar de grote continenten kijken,
zoals Azië, zien we dat het klimaat dichtbij zee meestal oceanisch is door de
matigende invloed van de zee. Hoe verder je naar het binnenland gaat, des te
continentaler het klimaat wordt: de neerslag neemt af, de winters worden kouder,
de zomers heter, en de contrasten nemen toe. In de meest geïsoleerde gebieden,
zoals de Gobiwoestijn, heerst een woestijnklimaat. Het is niet moeilijk voor te
stellen dat het klimaat in het permische supercontinent extreem continentaal
was. Kurkdroge woestijnen over de hele aarde, met overal indrukwekkende
duinformaties. Woestijnzanden zijn vaak rood, of worden dat in de loop van de
tijd door de oxidatie van ijzer in de zandmineralen. De rode woestijnzanden van
het Perm kom je over de hele wereld tegen. Ga maar kijken naar de zuidkust van
Engeland, bij Dawlish, naar het Rotliegendes bij Wittlich in de Eifel, maar ook
naar de Coconino sandstone in de Grand Canyon, de Luisa Formatie in de
Colombiaanse Andes, de Hamerberg bij Chengde in Noordoost-China: overal ter
wereld vind je die rode woestijnformaties terug. De Britse paleontoloog Derek
Ager vertelt in het heerlijke boekje The Nature of the Stratigraphic Record van
een Chinese geoloog die hem in Engeland bezoekt. De Chinees ziet een envelop op
zijn bureau liggen met een Argentijnse postzegel erop waar rode
gesteenteformaties op te zien zijn. ‘Dat is het Perm’, zegt de Chinees, en het
klopt. Zo univer- seel herkenbaar zijn de gesteenten van de Redhouse Earth, de
Rode Aarde.
Die Rode Aarde kun je ook in Nederland zien. Je hoeft in
Groningen maar tien minuten te fietsen, in verticale richting de grond in dan,
om in de rode permische woestijnzanden terecht te komen. Want Nederland lag ook
in de woestijn. Europa was bij de grote botsing der continenten die tot Pangea
leidde klem komen te zitten tussen Siberië, Amerika en Afrika, en de zee was
duizenden kilometers van ons vandaan.
Nederland lag in het Zuid-Permische
bekken, net zoiets als de Middellandse Zee maar dan zonder water. Er waaide een
constante passaatwind uit het noordoosten.
In de seismische beelden en de
boringen in de ondergrond van Nederland zijn alle duinformaties te zien die je
in zo’n woestijn kunt verwachten: sikkelduinen (barchanen), lengteduinen
(seifs), sterduinen (draa). Kijk maar op de satellietbeelden van Namibië, de
Sahara, Saoedi-Arabië, dan weet je hoe Nederland eruitzag in die tijd. Je hoeft
helemaal geen verre reizen te maken voor die schitterende landschappen; ze
zitten gewoon onder je achtertuin. Waarom we die woestijnzanden zo goed kennen?
We hebben er honderden boringen in gemaakt, want in de poriën tussen de
zandkorrels van al die magistrale duinen zit ons aardgas. Het Groningen
aardgasveld, een van de grootste velden op aarde, is zo omvangrijk omdat er hier
toen zo’n enorme woestijn was. En natuurlijk omdat aan de drie voorwaarden is
voldaan die nodig zijn voor de vorming van een aardgasveld: een moedergesteente
dat het gas produceert, een reservoirgesteente waarin het gas opgeslagen zit, en
een deklaag die zorgt dat het gas niet naar het oppervlak ontsnapt.
Het
moedergesteente is de steenkool, uit het Carboon, het tijdperk dat voorafging
aan het Perm. Toen lag Nederland precies op de plaats waar Suriname nu ligt, en
in het vochtige tropische klimaat ontstonden enorme veenpakketten in de
kustzwampen van een grote delta. Bij het inkolen werd aardgas gevormd dat
opsteeg en in de permische woestijnzanden werd opge slagen. Kort na de afzetting
van die zanden was de zee kortstondig binnengedrongen in het bekken, en daarna
weer ingedampt. De zoutlaag die daarbij ontstond, ook nog in het Perm, was het
deksel dat ervoor zorgde dat het aardgas niet kon ontsnappen. Aardgas,
zoutpijlers: allebei geschenken van de Redhouse Earth.
Groen
Nu maken we een sprong. We gaan niet netjes alle
tijdperken af, want dan wordt het weer zo’n aaneenschakeling van niet te
onthouden gebeurtenissen. Nee, we springen direct naar het volgende extreme
klimaat: het Krijt. De Greenhouse Earth.
In niets lijkt het Krijt op het
Perm. Pangea is verdwenen. Je zou zeggen, als die continenten eenmaal door de
gebergtevorming aan elkaar gelast zijn, zitten ze zo vast dat ze niet meer los
kunnen raken. Maar zo is het niet. Want de convectiestromen in de aardmantel die
al die plaatbewegingen veroorzaken gaan door. En als ze op een gegeven moment
niets opschieten met het nog verder naar elkaar stuwen van al die bij elkaar
gedreven continenten, keert de stroming om. Dan gaan ze weer uit elkaar, en de
muurvast aan elkaar geklonken continenten breken los langs oude breuklijnen. Bij
het uiteendrijven wordt nieuwe basaltische aardkorst gevormd langs de
mid-oceanische ruggen, zoals ook nu nog gebeurt in de Atlantische Oceaan bij het
uiteendrijven van Europa en Amerika. In het Krijt was dat proces in volle gang,
en uit de ouderdom van die nieuw gevormde oceaanbodem kunnen we afleiden dat die
sea-floor spreading wel vijf keer zo snel ging als nu.
Dat had allerlei
belangrijke gevolgen. In de eerste plaats is jonge oceaanbodem veel minder dicht
dan oude oceaanbodem, want basalt krimpt door afkoeling. Dat kun je nu nog zien
aan de diepteligging van alle oceanen: die zijn niet meer dan twee kilometer
diep bij de jonge mid-oceanische ruggen, maar wel tot vijf kilometer diep op
plaatsen waar de oceaankorst al oud is. In een periode zoals Krijt waarin de
spreiding van de oceaanbodem snel ging, en er dus veel jonge oceaanbodem was,
waren de oceanen daarom gemiddeld ondieper dan nu. Dat betekent dat er minder
plaats was voor het zeewater, en dat leidde weer tot een hoge zeespiegel.
Bovendien lag er in het Krijt nergens land op de polen en waren er dus ook geen
ijskappen. Al het water van de ijskappen en al het zeewater moest in die ondiepe
oceanen, en daarom overstroomde het land op vele plaatsen. De zeespiegel was
naar schatting wel 200 meter hoger dan nu. Zestig procent van het huidige
landoppervlak lag onder water.
Het basaltisch vulkanisme produceerde bij die
snelle spreiding van de oceaanbodem ook veel CO2. De atmosfeer bevatte naar
schatting wel twintig keer zo veel CO2 als nu. De broeikasaarde! Greenhouse
earth! Niets nieuws onder de zon! De aarde heeft het allemaal al eens
meegemaakt. Overal was het heerlijk warm, er leefden krokodillen in Siberië,
broodvruchtbomen groeiden op Groenland, nergens waren ijskappen, en Nederland
was door de plaattektoniek ondertussen ook nog naar de mediterrane gordel
gedreven.
Een 200 meter hogere zeespiegel! Twintig keer zo veel CO2!
Tropische temperaturen overal! Waar maken we ons eigenlijk druk over? En wat
deed de aarde met dat CO2? Een deel loste op in de oceanen, en leidde tot een
ongekende bloei van allerlei organismen. Kalk! Ons Limburgse Krijt (noem het
alsjeblieft geen mergel, want voor een geoloog is mergel een kalkrijke klei die
absoluut ongeschikt is om cement van te maken), onze Limburgse kalken zijn een
geschenk van de broeikasaarde! Wij metselen onze huizen met broeikascement!
In de ondiepe zeeën die ontstonden bij het overstromen van het land was vaak
niet voldoende zuurstof aanwezig om al die organische resten te verteren. Al in
het voorafgaande Juratijdperk ontstonden daardoor olieachtige substanties op de
zeebodem, net als in de huidige Zwarte Zee. Voor olie geldt hetzelfde als voor
aardgas: je hebt een moedergesteente, een reservoirgesteente en een deklaag
nodig. De meeste olie in ons deel van de Noordzee zit ook in het Krijt. Nog een
broeikasgeschenk. En op het land vonden de planten een nieuwe manier om zich
voort te planten: de bloem, een van de meest succesvolle innovaties van het
leven. Ook de bloem is een fantastisch geschenk van de broeikasaarde, denk daar
maar eens aan als je moeder weer jarig is.
Wit
Maar ook aan dat geluk kwam een einde. En eigenlijk
niet eens door die grote meteorietinslag aan het einde van het Krijt, die ook
het einde van de dinosauriërs betekende. Want daarna gingen de kalkafzetting en
het warme klimaat nog een hele tijd door. Pas toen de spreiding van de
oceaanbodem langzamer ging, zakte het CO2-gehalte in de atmosfeer en daalden de
temperaturen. Continenten dreven weer naar elkaar toe, nieuwe gebergten en
landengten verstoorden de vrije uitwisseling van warmte tussen de evenaar en de
polen, een ijskap vormde zich op Antarctica, de zeespiegel begon te dalen, en zo
kwamen we langzaam in de Ice House Earth terecht, de aarde in het wit, het derde
punt van onze driehoek van extremen. We hoeven maar 20 duizend jaar terug te
gaan om te zien hoe die eruitzag: dan zijn we in het grimmigste deel van de
laatste ijstijd. Een kwart van het landoppervlak was met ijs bedekt, de
zeespiegel lag 120 meter lager dan nu. De Noordzee lag droog, de Waddenzee lag
droog en de zeehonden moesten net als onze welgestelde ouderen overwinteren
langs de kust van Portugal. De Adriatische Zee lag droog, en Venetië lag ver in
het binnenland. De Perzische Golf lag droog, Sri Lanka en India zaten aan elkaar
vast, je kon lopen van Jakarta naar Hanoi over het drooggevallen Soendaplatform.
Nieuw-Guinea en Australië zaten aan elkaar vast en de Falkland-eilanden zaten
onbetwistbaar aan Argentinië vast. Geopolitiek hangt af van het zeeniveau.
Nederland was een poolwoestijn, nieuwe duinen vormden zich, maar nu door
ijzige winden langs de randen van de ijskap, niet door de hete permische
passaat. Zelden was het CO2-gehalte in de atmosfeer zo laag geweest. Het klimaat
was kurkdroog, bijna nergens waren nog bossen, overal hadden de toendra, de
steppe, de savanne, hun gebied uitgebreid. Oerwoud was alleen nog te vinden in
de natte oksels van de aarde: de inspringende kusten aan de westkant van de
continenten waar ook nu nog de meeste regen valt: Panama, Gabon, Bangladesh.
En toch bracht ook deze ijzige droge witte aarde ons geschenken. Onze tuinen
liggen vol met doorgezaagde Scandinavische zwerfkeien. De Maas en de Rijn waren
brede verwilderde rivieren, die grof zand naar de zee vervoerden en grind
afzetten in de Limburgse terrassen. Vraag maar aan een bouwgigant hoeveel dat
zand en grind tegenwoordig kost. Met zuigers halen ze het uit de grindgaten en
van de zeebodem. Met ijstijdzand moeten we onze stranden verdedigen tegen de
kustaflag.
Op weg naar…
We hebben ons weer een beetje verwijderd van
de extreme witte aarde. Aan het einde van de ijstijd is de zeespiegel twintig
keer zo snel gestegen als hij nu doet. De zeehonden zwommen pijlsnel terug naar
de volge- lopen Waddenzee, en doen nu net alsof er de laatste 20 duizend jaar
niets is gebeurd. Warmteminnende planten veroverden het kale land vanuit hun
overwinteringsplaatsen achter de Alpen drie keer zo snel als ze nu noordwaarts
migreren. Ook die periode van snelle milieuveranderingen heeft ons geschenken
gebracht: het veen dat ontstond bij de stijging van de grondwaterspiegel, en de
klei van de rivieren die door de stijgende zeespiegel werden opgestuwd.
We
zijn terechtgekomen in een periode van relatieve klimatologische stabiliteit.
Daardoor lijkt het net, vanuit het kleinschalige perspectief van de moderne
mens, alsof het klimaat altijd constant is geweest, en nu pas een beetje
opwarmt. Maar we zijn nog mijlenver verwijderd van de andere twee hoekpunten van
de drie extremen, en de onverbiddelijke Milankovi´c-cycli vertellen ons dat we
over 20 duizend jaar weer flink op weg zijn naar de volgende ijstijd.
Wees
blij met het beetje extra warmte, bestrijd negatieve gevolgen waar dat moet,
maar ga niet zitten knoeien door CO2 in de grond te stoppen, want je versnelt
alleen de komst van de volgende ijstijd. Laat de natuur het koolzuurgehalte maar
reguleren, die heeft het vaker gedaan. En vergeet niet dat we veel van onze
rijkdommen aan klimaatveranderingen te danken hebben: steenkool, aardgas, zout,
olie, kalk, zand, grind, veen en klei. Nederland, tel je zegeningen. ■
Salomon Kroonenberg is hoogleraar geologie aan de TU Delft. Hij was van 2000-2004 voorzitter van de Raad voor Aarde en Klimaat van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen. In januari 2006 verschijnt bij Uitgeverij Atlas zijn boek De menselijke maat (voorlopige titel), over de moeizame relatie van de mens met de geologische tijd. Kroonenberg probeert met de kennis van nu een beeld te schetsen van hoe de aarde er over 10 duizend jaar zal uitzien.
Bronnen
- Kroonenberg, S.B. 1997. Vijf miljard jaar klimaatsgeschiedenis. Natuur en Techniek 65, 3: 33-40.
- Ruddiman, W. F. 2001. Earth’s climate, past and future. Freeman & Co, New York.