Heeft de mens invloed op het klimaat? Het Intergovernmental Panel on Climate Change laat er weinig twijfel over bestaan: de mens is schuldig aan het versterkt broeikaseffect. Volgens Bas van Geel, paleo-ecoloog bij het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (UvA), is de kans groot dat de zon schuldig is aan de klimaatverandering.

Veenafzettingen vormen een natuurlijk archief. Ze bevatten dode plantenresten die niet volledig zijn afgebroken: de oudste resten zitten het diepst, de bovenste lagen zijn het jongst. Deze veenresten zijn meestal nog herkenbaar als takjes, blaadjes, zaden, et cetera. Paleo-ecologen benoemen die plantenresten en kunnen zo de geschiedenis van vegetatie en klimaat reconstrueren. De hoogvenen in Noordwest-Europa zijn bijzonder omdat ze voor wat betreft de watervoorziening geheel op regenwater zijn aangewezen. Daardoor zijn deze hoogvenen erg gevoelig voor klimaatveranderingen. Een van de meest uitgesproken klimaatveranderingen na de laatste ijstijd vond plaats omstreeks 850 v. Chr. Uit onderzoek van verschillende afzettingen uit die periode bleek de oorzaak van die klimaatverandering. Dit onderzoek werpt ook licht op klimaatveranderingen in het algemeen. Hypergevoelig Uit zeer gedetailleerd onderzoek aan hoogveenafzettingen in Oost-Nederland bleek dat er rond 850 v. Chr. plotseling een verandering in de veenvormende plantensoorten optrad, die kennelijk door een klimaatverandering veroorzaakt was. Op zichzelf was de aanwijzing voor deze in het veen vastgelegde klimaatverandering (het werd koeler en vochtiger) niet zo bijzonder. Scandinavische onderzoekers hadden daar 120 jaar geleden al de aandacht op gevestigd. Maar de combinatie van zeer veel koolstof-14-dateringen en een zeer gedetailleerde studie van de resten van veenvormende planten leverde een sterke aanwijzing voor de oorzaak van die verandering: de zon bleek verantwoordelijk. Koolstof-14 (C-14) is een natuurlijk, radioactief isotoop dat gevormd wordt door kosmische straling die de atmosfeer binnendringt. Door radioactief verval bevat organisch materiaal minder radioactieve koolstof naarmate het ouder is. Daardoor kun je met C-14-bepalingen uitstekend organisch materiaal uit het verleden (tot ongeveer 40.000 jaar oud) dateren. Metingen van het C-14-gehalte leveren daarbij ook interessante informatie op over de activiteit van de zon in het verleden. Hoe actiever de zon, des te minder koolstof-14 er wordt gevormd doordat kosmische straling grotendeels wordt afgebogen van de aarde. In perioden dat de zon minder actief is, wordt dus meer koolstof-14 gevormd. Dendrochronologie is het vakgebied dat zich bezighoudt met het vaststellen van de leeftijd van hout aan de hand van de jaarringen van bomen. Men meet de dikte van de jaarringen, telt ze en vergelijkt ze. Aan de hand van de karakteristieke verschillen in dikte van de jaarringen wordt de ouderdom van boomstammen vergeleken. Door de overlap in jaarringpatronen van onderzochte boomstammen te zoeken, gaat men terug in de tijd en kunnen jaarringreeksen van duizenden jaren worden vastgesteld. Op die manier is de exacte leeftijd van hout bepaald voor de gehele periode (zo’n 11.000 jaar) na de laatste ijstijd. De boomstammen die daarvoor werden gebruikt waren gevonden in veenafzettingen en bij het uitdiepen van rivieren. Meting van het C-14-gehalte in lange reeksen jaarringen van die bomen leverde waardevolle informatie op over fluctuaties in de zonneactiviteit in het verleden. De veenplanten hebben uiteraard dezelfde C-14-fluctuaties opgeslagen als de bomen. Door het C-14-gehalte van series monsters uit veenboringen te vergelijken met veranderingen in de soortensamenstelling van het veen, bleek dat de moerassen natter werden tijdens perioden dat de zon minder actief was. Als de zonneactiviteit toenam werden moerassen juist weer wat droger. Het klimaat blijkt dus hypergevoelig voor veranderingen in de activiteit van de zon. Verhoging waterspiegel Ook onderzoek van een veenlaag onder de Westfriese Omringdijk bevestigt de gevoeligheid van het klimaat voor veranderingen in de activiteit van de zon. Bij het aanleggen van de dijk tussen Enkhuizen en Lelystad kwam die veenlaag in 1976 aan het licht. Dat was een unieke gelegenheid om veen, dat elders in West-Friesland door oxidatie en afgraving was verdwenen, te bemonsteren en te onderzoeken. Datering met de C-14-methode wees op een plotselinge verhoging van de waterspiegel rond 850 v. Chr. Door toegenomen neerslag ontstond er een groot zoetwatermoeras in een gebied dat daarvoor gedurende ongeveer 800 jaar bewoond was geweest door boeren. Ook vanuit de archeologie weten we dat West-Friesland vanaf 850 v. Chr. één groot moeras werd. Boeren moesten het veld ruimen omdat het gebied onleefbaar nat werd. De zee was daaraan niet schuldig want juist in die tijd ontstonden relatief droge kwelders langs de kust van Friesland en Groningen waar eerder een ondiepe zee en veenvormende moerassen elkaar hadden afgewisseld. De Scythen De klimaatverandering van circa 850 v. Chr. beperkte zich niet tot Noordwest-Europa. Tijdens veldwerk (in een door NWO gefinancierd samenwerkingsproject met Russische collega's) in de Zuid-Siberische republiek Tuva werden boringen verricht waaraan stuifmeelonderzoek werd uitgevoerd. De archeologen uit het team richtten zich op de overblijfselen van de cultuur van de Scythen. Dit nomadische ruitervolk kwam na 850 v. Chr. tot een enorme culturele bloei. Er vond een bevolkingsexplosie plaats en de Scythen migreerden vanuit centraal Zuid-Siberië tot in Bulgarije en Griekenland. Uit het onderzoek aan de boorkernen bleek dat Tuva na 850 v. Chr. veranderde van een halfwoestijn tot een vruchtbare steppe. Door de toegenomen neerslag werden gebieden die tot dan toe onleefbaar droog waren geweest, plotseling zeer aantrekkelijk voor nomaden en hun kudden. Meer neerslag betekende een sterk toegenomen biomassaproductie en dus meer voedsel voor dieren en mensen. Ook hier was de plotselinge vermindering van de zonneactiviteit de oorzaak van de klimaatverandering. Voor veel moderne archeologen is het idee dat een klimaatverandering sturend kan werken op culturele ontwikkelingen taboe. De ‘contextuele archeologie’, die dertig jaar geleden werd geïntroduceerd, heeft vooral aandacht voor de relatie tussen gedrag (bepaald door de actie van individuen) en de materiële cultuur. Hiermee zou pas de werkelijke complexiteit van archeologische gegevens kunnen worden begrepen. Het in aanmerking nemen van externe, natuurlijke factoren zoals klimaatveranderingen, past niet in de contextuele archeologie en wordt gezien als ouderwets deterministisch. Dat de teloorgang van de bewoning in West-Friesland (in de late bronstijd) wordt toegeschreven aan de klimaatverandering (sterke vernatting) rond 850 v. Chr., zou gezien kunnen worden als een typisch voorbeeld van ecologisch determinisme. Wie echter de moeite neemt om de resultaten van de Franse onderzoeker Michel Magny te bestuderen, zal zien dat de bloei en het verval van nederzettingen langs meren in Zuidoost-Frankrijk gedurende duizenden jaren samenhing met de hoogte van de waterspiegels in die meren. Magny heeft vastgesteld dat er een verband bestaat tussen de waterhoogte en de van de zonneactiviteit afhankelijke neerslag. Noemenswaard is in dit verband dat het einde van de laatste fase van Franse meeroeverdorpen samenvalt met het einde van de bronstijdbewoning in West-Friesland. Het verhaal van de Scythen laat overigens zien dat de klimaatverandering die voor de bewoners van West-Friesland negatief uitpakte, juist heel positief uitwerkte in Tuva en andere droge gebieden. Halfwoestijnen in Zuid-Siberië ontwikkelden zich na de klimaatverandering plotseling tot vruchtbare steppen. Nomadische ruiters profiteerden daarvan en konden zich in een brede corridor van nieuw steppegebied tot in Zuidoost-Europa vestigen waardoor hun cultuur tot grote bloei kwam. Als de hierboven geschetste ontwikkeling juist is, dan hebben moderne archeologen een probleem. Een en ander past namelijk niet goed in de contextuele archeologie. Het blijven ontkennen van mogelijke effecten van klimaatveranderingen op culturele ontwikkelingen in het verleden, is echter niet verstandig en zelfs kortzichtig. Eigenlijk lijkt deze houding erg op die van de meeste klimaatdeskundigen, die de belangrijke rol van de zon bij de huidige klimaatverandering ontkennen en blijven hameren op het versterkt broeikaseffect. Versterkingsmechanismen Een samenhang vaststellen tussen zonneactiviteit, klimaatveranderingen en culturele ontwikkelingen na 850 v. Chr. is interessant, maar de conclusies reiken verder. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat veranderende zonneactiviteit ook tijdens andere perioden ingrijpende effecten had op het klimaat, zoals ook blijkt uit het onderzoek van Michel Magny. Ook onderzoek aan afzettingen uit grotten in Oman en boringen in de afzettingen uit het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan wijzen erop dat het klimaat buitengewoon gevoelig is voor de op zichzelf kleine veranderingen in zonneactiviteit. In feite is het klimaat nooit werkelijk stabiel geweest en het is dan ook maar de vraag of het wel terecht is dat het versterkt broeikaseffect de laatste jaren zoveel nadruk krijgt. Het is namelijk heel waarschijnlijk dat de temperatuurstijging van de afgelopen decennia voornamelijk veroorzaakt wordt door toegenomen zonneactiviteit. De aanwijzingen - via paleo-onderzoek - voor de zon als sturende factor bij natuurlijke klimaatveranderingen zijn in elk geval zo sterk dat we er vanuit kunnen gaan dat het klimaat nu en in de toekomst ook voor een belangrijk deel door fluctuaties in zonneactiviteit (zullen) worden bepaald. Maar er is een probleem bij het naar waarde schatten van de rol van de zon. De fluctuaties in zonneactiviteit zijn zo klein dat er versterkingsmechanismen zouden moeten zijn om de gevonden samenhang te verklaren. Daarvoor zijn er twee mogelijke kandidaten. De eerste is de kosmische straling op aarde. Zonneactiviteit bepaalt de intensiteit van deze straling: hoe actiever de zon, des te minder kosmische straling dringt door in de atmosfeer. Kosmische straling zou een rol spelen bij wolkenvorming (condensatiekernen voor waterdamp) en zo zou de zon het klimaat beïnvloeden. De tweede kandidaat is de uit de zon afkomstige UV-straling. Deze heeft invloed op de aanmaak van ozon, en dat absorbeert weer zonne-energie. Fluctuaties in UV zouden effect kunnen hebben op de atmosferische circulatiepatronen en daarmee op het klimaat. Klimaatmodellen spelen een belangrijke rol bij het opstellen van klimaatprognoses, maar vanwege de onduidelijkheid over versterkingsmechanismen (ze kunnen nog niet worden gekwantificeerd) wordt de rol van de zon in de klimaatmodellen vrijwel zeker onderschat. Bangmakerij IJstijden worden voornamelijk veroorzaakt door bekende, cyclische veranderingen in de positie van de aardbaan ten opzichte van de zon (Milankovitch-cycli). Daarom kan nu al berekend worden wanneer - over enkele duizenden jaren - er weer een ijstijd komt. Voor ons is de klimaatverwachting voor de komende eeuwen van veel groter belang. Volgens het Intergovernmental Panel on Climate Change is de mens schuldig aan een onnatuurlijke opwarming van de aarde (versterkt broeikaseffect). De invloed van IPCC op de regeringen van de geïndustrialiseerde westerse landen is groot. Die ondertekenden dan ook het Kyoto-protocol dat moet leiden tot een reductie van de uitstoot van kooldioxide. Beperking van het gebruik van fossiele brandstoffen is beslist nodig, want verbetering van de luchtkwaliteit is noodzakelijk voor ons leefklimaat. Bovendien zullen de fossiele brandstoffen schaars worden en opraken, wat kan leiden tot oorlogen. Het is daarom van groot belang dat geld vrijgemaakt wordt voor onderzoek naar duurzame energievoorziening (biobrandstof, zonne-energie, windenergie). Maar het is de vraag of de beperking van fossiele brandstoffen effect zal hebben op het toekomstige klimaat. Wat het versterkt broeikaseffect betreft: het zal mij niet verbazen als het binnen enkele jaren net zo gaat als met das Waldsterben (bossen zouden spoedig afsterven vanwege luchtvervuiling) dat ons jaren geleden werd voorgehouden. Wetenschappers die betrokken waren bij dit onderzoek bevestigden het doemscenario over de bossen braaf, maar off the record bleken ze steeds minder te geloven dat die bossen hun einde tegemoet gingen. Als onderzoeker gaat het mij om de waarheid. Als men beperking van het gebruik van fossiele brandstoffen probeert te bereiken via onterechte bangmakerij over antropogene klimaatverandering, schepen we de jonge generaties op met een veel te somber toekomstbeeld en praten we ze een schuldgevoel aan terwijl de kans groot is dat de zon de schuldige is en niet het broeikaseffect. ===================================================== Bas van Geel (1947) Studie: Biologie (met bijvak ecologische archeologie) Doctoraalexamen: 1972 cum laude. Promotie: 1976. Werk: 1976-heden paleo-ecoloog bij het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED), UvA. 1970-1971 student-assistent bij de Rijksdienst voor het Oudheidkundig Bodemonderzoek en van 1975-1978 part-time onderzoeker bij het Instituut voor Prae- en Protohistorie (nu Amsterdams Archeologisch Centrum). Van Geel en medewerkers combineren in hun onderzoek verschillende vakgebieden: paleo-ecologie, paleoklimatologie, ecologische archeologie en isotopenfysica. Samen met J. van der Plicht (RuG) doet hij onderzoek naar de rol van de zon bij klimaatveranderingen. Contact: vangeel@science.uva.nl Publicaties en kort CV staan hier. Dit artikel stond eerder in SPUI # 20, Magazine voor Alumni van de Universiteit van Amsterdam, april 2006.