Herhaalt de geschiedenis van de Kleine IJstijd zich?

Foto boven: Winterlandschap met ijsvermaak (tijdens de Kleine IJstijd) - Hendrik Avercamp (in Rijksmuseum).

Zou iets wat rond 600 jaar geleden gebeurde zich nu opnieuw kunnen afspelen? De Kleine IJstijd lijkt mede te zijn voorafgegaan door een enorme uitstroom van Arctisch zee-ijs en zoet water naar de Noord-Atlantische Oceaan. Daardoor verzwakte de oceaancirculatie en kon de afkoeling zich versterken. Opmerkelijk genoeg zien we ook nu veranderingen in precies dat systeem. Alleen is de uitgangssituatie totaal anders.

De Kleine IJstijd is een van de interessantste voorbeelden van hoe het klimaatsysteem zichzelf in een transitie naar een nieuwe toestand kan brengen. Vanaf ongeveer de veertiende eeuw veranderde het klimaat in delen van het noordelijk halfrond ingrijpend. Vooral rond de Noord-Atlantische Oceaan en in Europa werd het langdurig kouder.

Winterlandschap met ijsvermaak (tijdens de Kleine IJstijd) - Hendrik Avercamp (in Rijksmuseum).

Lange tijd werd voor een verklaring van deze verandering vooral gekeken naar vulkaanuitbarstingen en perioden met weinig zonneactiviteit. Die factoren speelden zeker een rol. Maar uit onderzoek van de laatste jaren komt nu ook een andere, en misschien nog wel interessantere opeenvolging van gebeurtenissen naar voren.

Advertentie

Het begon allemaal bij het Arctische zee-ijs.

Onderzoek naar sedimenten op de oceaanbodem laat zien dat rond 1300 een uitzonderlijke hoeveelheid zee-ijs vanuit de Noordelijke IJszee naar het zuiden werd afgevoerd. Die anomalie hield tientallen jaren aan en was volgens de onderzoekers, in de reconstructie van de afgelopen 1400 jaar, ongekend groot. Het ijs kwam uiteindelijk via de wateren rond Groenland in het gebied terecht dat de subpolaire Noord-Atlantische Oceaan wordt genoemd.

Zee-ijs bevat zoet water. Als het zuidwaarts wordt getransporteerd en vervolgens smelt, komt dat zoete water aan het oppervlak van de oceaan terecht. Daardoor daalt het zoutgehalte van het water daar. Zout water is daarbij relatief zwaar, zoet water juist lichter.

Dat verschil is in de Noord-Atlantische Oceaan van groot belang om de AMOC op gang te houden, zo hebben we in meerdere eerdere verhalen op deze site al geschreven. De belangrijke schakel is hierbij ‘diep water’. Voor de vorming van diep water moet het oppervlaktewater voldoende zwaar worden om naar beneden te kunnen zinken.

Wordt het oppervlak te zoet, dan wordt dat proces moeilijker. Er vindt dan veel minder uitwisseling tussen de toplaag en de diepere lagen van het zeewater plaats. In plaats daarvan kunnen waterlagen van verschillende eigenschappen boven op elkaar komen te liggen. Precies dat lijkt rond het begin van de Kleine IJstijd te zijn gebeurd.

Advertentie

Bovenste laag van de oceaan werd zoeter

De grote hoeveelheden zee-ijs en poolwater die vanuit het noorden werden aangevoerd, maakten de bovenste oceaanlaag in de subpolaire Atlantische Oceaan kouder en zoeter. Rond 1400 bereikten die veranderingen hun hoogtepunt. Daarmee werden de ontwikkeling van een zwakkere subpolaire gyre (een grote, min of meer tegen de klok in draaiende oceaanstroming in de noordelijke Atlantische Oceaan, tussen Groenland, IJsland en Europa/Noord-Amerika, die warm en zout water vanuit het zuiden naar het noorden brengt en koud water weer zuidwaarts voert) en uiteindelijk waarschijnlijk ook een verzwakking van de AMOC in gang gezet.

Op deze manier ontstond een bijzonder mechanisme. De aanvoer en het smelten van meer zee-ijs leidde tot de vorming van meer zoet water en een afnemende uitwisseling van water tussen de toplaag en de diepere lagen van de zee. Een gevolg was dat het warmtetransport naar het noorden afnam, waardoor het poolgebied kouder werd en zich daar meer zee-ijs vormde.

Modelberekeningen laten zien dat dit proces tientallen jaren tot zelfs een eeuw kan hebben geduurd. Zodra de oceaan minder warmte naar het noorden transporteert, wordt het voor zee-ijs gemakkelijker om zich uit te breiden. Dat extra ijs kan vervolgens, via dezelfde opeenvolging van gebeurtenissen, opnieuw de oceaan beïnvloeden.

Een zwakkere AMOC veroorzaakte de Kleine IJstijd niet

Toch kunnen we niet simpelweg zeggen dat een zwakke AMOC de Kleine IJstijd heeft veroorzaakt. Daarvoor is het historische bewijs te ingewikkeld.

Een aantal reconstructies suggereert juist dat de grotere afvoer van zee-ijs en veranderingen in de eerdergenoemde subpolaire gyre voorafgingen aan de belangrijkste verzwakking van de AMOC. Andere studies leggen de nadruk meer op een geleidelijke verzwakking van de AMOC, onder meer onder invloed van opeenvolgende vulkaanuitbarstingen.

Speelt zich nu iets vergelijkbaars af?

Ook over het precieze begin van de Kleine IJstijd bestaat nog discussie. Het was geen plotselinge wereldwijde omslag op één bepaald moment, maar meer een periode waarin verschillende factoren elkaar versterkten. De vraag is nu of iets dergelijks zich tegenwoordig nog zou kunnen herhalen, of misschien op dit moment zelfs al aan de gang is?

Zo op het eerste gezicht lijken er inderdaad opvallende overeenkomsten te zijn. Ook nu verandert het zoetwaterbudget van de Noord-Atlantische Oceaan. Hetzelfde geldt voor de verdeling van het zee-ijs rond Groenland en de Framstraat (zie dit verhaal). En ook nu is de subpolaire Noord-Atlantische Oceaan een gebied waar veranderingen in temperatuur, zoutgehalte, stratificatie (de vorming van verschillende lagen met zeewater boven op elkaar) en oceaanstromingen nauw met elkaar verbonden zijn. Dat maakt de mogelijkheid van een terugkoppeling tussen zee-ijs, zoet water en de AMOC fysisch zeer relevant.

De verschillen met toen zijn enorm

Maar tegelijkertijd is er ook een enorm verschil. Nam het Arctische zee-ijs rond 1300 sterk toe, om vervolgens in grote hoeveelheden naar het zuiden te worden afgevoerd, nu is de algemene ontwikkeling juist een sterke afname van het Arctische zee-ijs. Dit betekent dat we niet zomaar kunnen stellen dat de geschiedenis zich herhaalt.

Sterker nog: op het eerste gezicht zou je het tegenovergestelde verwachten. Minder zee-ijs betekent minder zoet water dat in de vorm van ijs vanuit de Noordelijke IJszee naar de Noord-Atlantische Oceaan wordt geëxporteerd.

Maar daarmee houdt het toch niet op. Het moderne noordelijke klimaat kent – vergeleken met toen – namelijk op andere manieren juist een veel grotere toevoer van vloeibaar zoet water (dus niet in de vorm van ijs). Smeltend landijs op Groenland, veranderingen in de neerslagpatronen en veranderingen in de Arctische waterhuishouding kunnen allemaal bijdragen aan een verzoeting van delen van de Noord-Atlantische Oceaan.

Bovendien is het zee-ijs niet alleen interessant vanwege de beschikbare hoeveelheid ervan. Ook de plaats waar het ijs zich bevindt, hoe het beweegt en waar het smelt, spelen een rol. Als de AMOC inderdaad verzwakt, kan zo’n ontwikkeling ook tegenwoordig de noordwaartse aanvoer van warmte veranderen. Dat beïnvloedt vervolgens de omstandigheden rond Groenland, de Noordse Zeeën en het Arctische zee-ijs. En de veranderingen in het zee-ijs en zoetwater kunnen op hun beurt ook de oceaancirculatie weer beïnvloeden.

Een enorme duw van buitenaf is niet altijd nodig

Het klimaatsysteem hoeft dus niet altijd van buitenaf een enorme duw te krijgen om toch sterk te veranderen. Onder bepaalde omstandigheden zijn het de interne terugkoppelingen die zulke veranderingen in gang zetten. Onderzoek naar de overgang naar de Kleine IJstijd laat mooi zien hoe een grote verandering in zee-ijs en opbouw van het oceaanwater, mogelijk zonder één duidelijke externe oorzaak, konden ontstaan en zichzelf vervolgens konden versterken.

Betekent dit dat we nu opnieuw op weg kunnen zijn naar een Kleine IJstijd? Dat niet. Daarvoor is de huidige situatie fundamenteel té anders. De aarde is nu veel warmer, de concentratie broeikasgassen in de lucht veel hoger en de hoeveelheid Arctisch zee-ijs bevindt zich op een historisch laag niveau. Een herhaling van toen ligt daarmee niet voor de hand.

Kan hetzelfde mechanisme ook nu actief zijn?

Interessanter is de vraag of een deel van het mechanisme van toen ook nu actief kan zijn? Of in andere woorden: kan een veranderende hoeveelheid en verdeling van Arctisch zee-ijs, samen met een toenemende toevoer van zoet water, leiden tot een sterkere stratificatie van het zeewater in de Noord-Atlantische Oceaan? Kan dit de diepe convectie en de subpolaire gyre beïnvloeden? En kan een veranderende AMOC vervolgens weer terugwerken op het zee-ijs?

Die afzonderlijke processen zijn ook in het huidige klimaatsysteem zeker aanwezig. Of ze zich nu ook gezamenlijk ontwikkelen op een manier die vergelijkbaar is met de overgang naar de Kleine IJstijd, is veel minder zeker. Juist daarom zijn ze interessant om te blijven volgen.