Een gastbijdrage van André Bijkerk.
In verband met mogelijke toekomstige presentaties en discussies was het de hoogste tijd om de stand van zaken in de paleoklimatologie weer eens te actualiseren. Zo stuitte ik plompverloren op een volledig overzicht van het atmosferisch CO2 gehalte van de laatste 420 miljoen jaar dat eerder dit jaar was gepubliceerd. Een belangrijke mijlpaal in de geschiedenis van het klimaat op Aarde.
Wat is nu het plaatje? Paleoklimaat onderzoekers worstelen reeds lange tijd met een paradox. De zonnecyclus, wil dat de zon na zijn geboorte heel geleidelijk sterker wordt, in de orde van grootte van 10% per miljard jaar. Dat betekent dus dat de zon een paar honderd miljoen jaar geleden nog een paar procent zwakker moet zijn geweest. Om precies te zijn, 420 miljoen jaar geleden was dat zo’n 50 W/m2 op ca 1370 W/m2 zonnestraling volgens de auteurs. Ergo toen zou de aarde doorgaans iets kouder moeten zijn geweest dan nu.
Nu suggereren diverse gesteentes en fossielen uit lang vervlogen era’s echter dat de aarde op gezette tijden veel warmer is geweest dan nu. Dat kan een zwakkere zon logischerwijs niet hebben veroorzaakt en er moet dus iets anders zijn geweest dat die warmte mogelijk maakte, en dit ligt voor de hand: broeikaseffect. Als dat waar is moet ook over de vervlogen honderden miljoenen jaren een correlatie zijn te vinden tussen de gereconstrueerde temperaturen en concentraties van broeikasgassen, ergo hoofdzakelijk CO2 – en dat laatste ligt nu voor in deze studie. Voorheen was er slechts een zeer grof fragmentarisch beeld met hiaten, hetgeen de  onderbouwing van de broeikas hypothese niet ten goede kwam. Thans hebben we dit:
Bron: Foster et al 2017 Nature doi: 10.1038/ncomms14845.
De blauwe lijn is de statistisch verantwoorde gemiddelde waarde van de diverse reconstructiepunten voor CO2. De rode lijn laat de lineaire regressie daarvan zien (gebogen vanwege de logaritmische schaal) Op basis van dit plaatje betogen de auteurs dat ze een balans zien tussen de gradueel afnemende CO2-concentratie door de tijd met de toenemende intensiteit van de straling van de steeds sterker wordende zon. Als CO2 in het verre verleden inderdaad in staat is geweest om de temperatuur dermate te verhogen ter compensatie van de zwakke zon, dan zou dit een behoorlijke klimaatgevoeligheid voor verdubbeling van CO2 betekenen en ze waarschuwen dan ook voor de nu zo vertrouwde thermageddon rampscenario’s.
Maar is dat ook zo? Kunnen we dat nagaan? Wat we missen is een gedetailleerde reconstructie van de temperatuur. We zien alleen een grove onderverdeling in de zogenaamde greenhouses en ice houses (broeikas en ijskast) in de zwart witte balk boven de grafiek, met in het blauw de aanduiding van de laagste breedtegraad die het ijs bereikte. Dit suggereert wel een grove correlatie maar we moeten wel bedenken dat het broeikasgas als mechanisme direct met temperatuur moet zijn gekoppeld, je kunt daar geen miljoenen jaren tussen dulden.
Als we deze hypothese dus echt willen testen, hebben we dus een nauwkeuriger temperatuurconstructie nodig. Deze bestaat niet voor de gehele periode van 420 miljoen jaar maar wel hebben we gedetailleerde ‘proxy’ benaderingen van de laatste 65 miljoen jaar het tijdperk van het Czenozoicum, en deze komt van Zachos et al 2008. Dat lijkt ook lang genoeg om te kunnen beoordelen of de CO2 en het klimaat inderdaad redelijk correleren, zeker in vergelijking met het huidige gepieterpeuter van een paar centigraden per paar jaar.
Het vinden van de bijbehorende getallen bleek echter lastig, daarom heb ik die goed gedetailleerde grafiek zelf maar gedigitaliseerd. De geïntroduceerde fout is daarmee minder dan een procent, niet genoeg om een raket mee naar de maan te schieten, maar prima voor het vinden van correlaties. Dat levert dan  de rode lijn dit plaatje op:
Fig 1. Horizontale X-as in miljoenen jaren terug, 0 is heden, Verticale Y-as links, het CO2 gehalte in ppm; Secundare Y-as rechts is voor de proxy-gemodelleerde gemiddelde temperatuur reconstructie van de Aarde.  Dit is de rode lijn.
Onderin zien we het werk van Foster et al 2017; met verschillende soorten ‘proxies’ geplot, rechtstreeks vanaf hun ‘supplemental data‘; en we zien in beginsel alle beschikbare goedgekeurde CO2 datapunten van een keur van recente studies, hoewel ik de meest recente plots van minder dan een miljoen jaar heb weggelaten om geen inktzwarte vlek te krijgen. De blauwe lijn is weer hun statistisch verantwoorde gemiddelde waarde (LOESS fit) eveneens direct geplot vanaf de data in het supplement. Het gaat er nu dus om in hoeverre de rode lijn van de temperatuur-reconstructie correleert met de blauwe lijn van de CO2 reconstructie. Dat zien we hier in fig 2.
Fig 2. De vergelijking van temperatuur en CO2 reconstructies tijdens het gehele Czenozoïcum in stappen van een half miljoen jaar: De horizontale X-as is de concentratie van CO2 in ppm en de verticale Y-as geeft de temperatuur-reconstructie weer in graden Celsius.
Normaal zou je een kromme of min of meer rechte lijn lijn zonder haakse bochten verwachten, zodat er bij elke waarde op de x-as een waarde op de y-as hoort. Hier in dit geval echter, kun je rond 300 ppm CO2 hebben bij globale temperaturen van tussen 12 en 20 graden enerzijds, of 24-25 graden anderzijds. Daartussen niets. Ook kan het stabiel 18-20 graden zijn vanaf zo’n 300 tot 950 ppm CO2. Het wordt nog erger als je bedenkt dat de vroege periode 65-55 miljoen jaar geleden (Paleoceen) hogere temperaturen rond 24 graden kende bij slechts om en nabij de 300 ppm CO2, terwijl -zoals reeds gezegd- toen bovendien de zon ietsjes zwakker was dan nu.
We zien dus relatief koudere periodes met hoge CO2 zoals rond de 35 miljoen jaar geleden en warme periodes met lage CO2 zoals rond de 60 miljoen jaar geleden. Bedenk ook dat het hier om miljoenen jaren gaat. We kunnen het dus niet op kortstondige overgangsverschijnselen gooien. Het wordt dus wel erg lastig om hieruit met droge ogen te concluderen dat hogere CO2-waarden in de atmosfeer tot hogere temperaturen leidt en vice versa, zonder dat het reukorgaan buitenmatige groei gaat vertonen. Hier hebben sceptici het een stuk makkelijker. De voorliggende data-interpretatie van de afgelopen miljoen jaar voor temperatuur en CO2 geeft geen enkele aanleiding om te veronderstellen dat de temperatuur zou moeten stijgen door een toenemende concentratie van CO2. Hypothese verworpen!
Jammer van die mythe, het zou leuk zijn om te mogen uitleggen wat een veel betere verklaring zou zijn voor dit hoogst ongebruikelijk (kennelijke) temperatuurverloop uit het zeer grijze verleden, goed aansluitend met andere raadselen uit de fossiele records (Hint: Nikolov en Zeller). Maar daar heeft niemand tijd voor, we moeten immers meer windmolens en zonnepanelen bouwen.
Aldus André Bijkerk.