Paleoklimatologie

  • Klimaten in alle tijden streven een evenwicht na, in processen die vele miljoenen jaren in beslag nemen. Wijzelf streven daar een heel mensenleven na, maar nemen zelf ook deel aan het vele-miljoenen-jaren-proces.
  • 10.000 jaar geleden begon het Holoceen, dat nog niet is beëindigd, omdat de Noord- en Zuidpool nog bevroren zijn. Maar dat duurt niet lang meer…...dus eerst het meest recente:
  • Enorme-bosbranden-in-noordpoolgebied
  • Antarctica-smelt-wel-niet-weten-we-eigenlijk-niet

Het klimaat heeft al 3,5 miljard jaar een golvend karakter van warme interglacialen, afgewisseld met koude glaciale perioden. Interglacialen werden bovendien afgewisseld met korte koude intervallen, terwijl glacialen korte warme tussentijden kende. Ook het interglaciale Holoceen van dit moment, na het Kwartaire glaciaal, kent een koude interval: een kortstondig ‘ijstijdje” van slechts 300 jaar.

In het verre verleden zijn er vaak hele warme perioden geweest met veel en soms wel zeer veel CO2 in de atmosfeer. Hoe verhoudt zich dat tot de huidige opwarming van de Aarde? De wetmatigheid van de natuur stelt nou eenmaal, dat een toename van CO2 in de atmosfeer leidt tot een toename van temperatuur. Dit gaat uiteraard ook op voor tijden, vóórdat er mensen waren!

We gaan eerst heel ver terug in het verleden, later volgen de klimaatveranderingen in de opeenvolgende tijdperken.

De atmosfeer in het Hadeïcum 4,7 tot 3,7 miljard jaar geleden

Uit het binnenste van de jonge aarde ontsnapten gassen door de immense hitte. Zij vormden de Oeratmosfeer die bestond uit grote hoeveelheden waterdamp, stikstof, ammonia, waterstof, methaan, zwavelwaterstof en koolmonoxide. Een vergelijkbaar gasmengsel dat vrijkomt bij vulkaanuitbarstingen. Uit de Oeratmosfeer regende water op de Aarde neer. Het water van de inslaande kometen vormde de eerste oceanen: origins-of-oceans.

De aanblik van de aarde in het Archaeïcum van 3,7 tot 2,5 miljard jaar geleden

Aan het eind van het Hadeïcum, zo’n 4 miljard jaar geleden, waren de meteorietregens afgenomen, waarna de aardkorst afkoelde. Ook de waterdamp koelde af en werd vloeibaar water. De eerste oceanen werden gevormd. Onderzeese vulkaanuitbarstingen kwamen vaak voor. De hete lava stolde in zee en werd gesteente. De gesteenten klonterden samen en vormden de eerste kleine continenten, die hier en daar boven water uitstaken.

De atmosfeer in het Archaeïcum

De aarde was omgeven door een dikke laag gas met veel kooldioxide, stikstof en water. De samenstelling van deze oeratmosfeer zou voor het meeste huidige leven giftig zijn. Er zat nog geen zuurstof in de atmosfeer. Het was in zeer kleine hoeveelheden aanwezig, doordat het slechts werd geproduceerd bij de afbraak van waterdamp door UV-straling in de hogere delen van de atmosfeer. Dit zuurstofgas verspreidde zich in zeer lage concentraties in de atmosfeer, maar zodra het in aanraking kwam met gesteente aan het aardoppervlak reageerde het direct daarmee. Deze kleine concentratie zuurstof in de atmosfeer zorgde er bovendien voor, dat organische verbindingen door allerlei oxidatiereacties meteen afgebroken werden. Leven op het land was niet mogelijk, want er was nog geen ozonlaag, die de schadelijke UV-straling tegenhield.

Aan het begin van het Archeïcum bedroeg de lichtkracht van de Zon slechts 75% van de huidige waarde. De Aarde zou te koud zijn geweest voor vloeibaar water, terwijl het sedimentair gesteente uit deze tijd erop wijst, dat dit er wel degelijk al was. Het afzetten van sediment is namelijk een proces waarbij (koolstof)deeltjes bezinken of neerslaan in water.

  • Vermoed wordt daarom dat er heel veel koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer aanwezig moet zijn geweest, waardoor de Aarde warmte kon vasthouden! Mooi toch?

Het leven in het Archeïcum was slechts beperkt tot eenvoudige eencelligen, die nog niet ‘aan fotosynthese deden’. Dit is overigens wat we ons dienen voor te stellen als we denken aan buitenaards leven op miljarden planeten in het universum…..

Een miljard jaar later, aan het begin van het Proterozoïcum, ‘brak er een zuurstof-revolutie uit’ en de eerste generaties meercelligen hadden mogelijk het aardse licht al miljoenen jaren eerder gezien. De opkomst van de meercellige eukaryoten hield echter de verdere verspreiding van de cyanobacteriën niet tegen. Deze konden wél foto-synthetiseren, en zij waren het die de zuurstof-revolutie op wereldschaal hadden ontketend! Aanvankelijk reageerde al het zuurstof met zwavel, koolstof en ijzer: zwaveldioxide bij het nog steeds voortdurende vulkanisme / ijzeroxide in Banded Iron Formaties zoals in Isua, West-Groenland / en dus ook koolstofdioxide CO2.

Afbeeldingsresultaat voor isua formation
Isua-formation

Toen de ‘afzetgebieden’ van zuurstof zowat allemaal bezet waren, en door het verschijnen van meerdere organismen de fotosynthese toenam, begon de zuurstofconcentratie in de atmosfeer te stijgen. Het organisme dat afstierf, werd in lagen ondergraven waardoor niet-geoxideerd koolstof verdween. Mogelijk de aanzet tot het kunnen ontstaan van het eerste methaangas?

Tijdens het Proterozoïcum groeide de gezamenlijke continentale massa sterk aan door de samenvoeging van microcontinenten (kratons). Ook kwamen gedurende het Proterozoïcum de eerste gebergtevormingen voor, die zorgden voor verplaatsende atmosferische variaties.

Het is met zekerheid vastgesteld, dat de eerste ijstijd heeft plaatsgevonden kort na het begin van het Proterozoïcum, zo’n 2,5 miljard jaar geleden. Tijdens het Neoproterozoïcum (1 miljard – 500 miljoen jaar geleden) waren er minstens vier ijstijden.

IJstijden en klimaatveranderingen worden vooral aangezet door de Milanković Cycli.

Excentriciteit, obliquiteit en precessie beschrijven de effecten van de aardse bewegingen op het wereldklimaat. Wanneer de drie cycli samenkomen, kan dit een aanwijzing zijn voor een ijstijd.

Milutin Milanković beschrijft in 1941 dat de variaties in de baan van de Aarde rond de Zon (excentriciteit), de variaties in de aardashoek (obliquiteit) en de tolbeweging van de aardas (precessie) van invloed zijn op de temperatuur op Aarde. Als gevolg van deze variaties varieert de temperatuur op aarde en zijn de laatste ijstijden gedurende 2,5 miljoen jaar tot –heden te verklaren.

Excentriciteit.
De baan van de aarde rond de zon is een ellips. De excentriciteit is de mate waarin deze ellips afwijkt van een cirkel. De periodiciteit van de excentriciteit is 100.000 jaar.

Deze excentriciteit varieert in de tijd van bijna cirkel (excentriciteit van 0,005) tot licht elliptisch (excentriciteit 0,028). De huidige excentriciteit bedraagt 0,017. Deze variaties in excentriciteit ontstaan door de invloed van de zwaartekracht van de planeten Saturnus en Jupiter.

Obliquiteit.
De hoek die de aardas maakt met de loodlijn op het vlak waarin de aarde rond de zon draait varieert van 22,1° tot 24,5°, met een periodiciteit van 41.000 jaar.

Bij een grotere hoek nemen de verschillen tussen de seizoenen voor wat betreft de instraling van de zon toe. Zowel op het noordelijk als het zuidelijk halfrond worden de zomers dan warmer en de winters kouder. Momenteel neemt de obliquiteit af en is 23,44°

Precessie is de tolbeweging van de aardas en heeft een periodiciteit van ongeveer 26.000 jaar.

Precessie is het gevolg van de getijdenkrachten die zowel de zon als de maan op de aarde uitoefenen, versterkt door het feit dat de aarde niet perfect rond is.

Precessie is de beweging die de draai-as van een roterend voorwerp maakt onder invloed van een uitwendige kracht. Het eenvoudigste voorbeeld van precessie kan men zien aan een draaiende draaitol. Als de tol niet precies rechtop staat, zal de zwaartekracht proberen om de rotatieas ‘om te laten vallen’. Dat gebeurt echter niet: in plaats daarvan draait de rotatieas rond om de verticaal.

Gedurende de geologische geschiedenis schommelt de hoek die de Aarde maakt t.o.v. de ecliptica tussen de 21,5 en 24,5 graad. De Aarde is platter aan de polen dan aan de evenaar dus is er geen perfecte bolvorm. De Zon zal daarom door de aantrekkingskracht proberen de aardas loodrecht op de ecliptica te krijgen. Doordat de Aarde om haar as draait, is het resultaat dat de aardas zelf een kegel rondom de pool van de ecliptica beschrijft: nutatie. Dit uit zich in een cirkel rondom de hemelpool, momenteel een cirkel van 23,5 graden. De rotatie-as wijst momenteel in de richting van Polaris, de Poolster. Doordat de aardas in een 14.000-jarige cyclus ronddraait, wordt Vega op een gegeven moment de Poolster.

Er zijn echter meerdere processen die klimaatverandering aan kunnen zetten zoals CO2 en het zeer krachtige methaan. Beide broeikasgassen zijn effectief voor opwarming, zowel na een ijstijd als de huidige warmte toevoer. Grote hoeveelheden methaan uit het permafrost rond de arctische gebieden komen op dit moment vrij. Wat we ook steeds terugzien na een glaciale periode is fotosynthese, zowel cyanobacteriën als door planten en bomen. Vulkanisme en meteorietinslagen zijn daarentegen oorzaken van plotselinge afkoeling.

Ten tijde van het Hadeïcum was de aardkorst vloeibaar en zeer heet. Vanuit de hete kern van de aarde ontstond er stroming van gesmolten gesteente naar de buitenste delen van de aarde. De aan het aardoppervlak afgekoelde gesteenten zakten naar beneden. Deze zogenoemde convectiestroming is vandaag de dag nog steeds aan de gang in de mantel van de aarde. Het zorgt ervoor dat het aardoppervlak in beweging blijft, waardoor ook de aardplaten bewegen. Ook meteorietinslagen veranderden zowel oppervlak als temperatuur van de Aarde.

Bovendien moet er al heel vroeg een magnetische veld zijn geweest, dat berust op de dynamowerking vanwege de vaste nikkel-ijzeren kern, met eromheen ’n buitenkern bestaande uit vloeibare ijzer en nikkel.

Mantelconvectie

De stroming in de buitenkern wordt gericht door de draaiing van de aarde, waardoor de magnetische polen altijd in de buurt ligt van de geografische polen.

De geomagnetische noordpool ontstaat door het aardmagneetveld.

Omdat de geomagnetische noordpool door het aardmagneetveld ontstaat, en dit magneetveld al heel vroeg aanwezig was, is mijn conclusie dat zowel de obliquiteit als de precessie al heel vroeg aanwezig waren. Met andere woorden: al heel vroeg in de ontwikkeling van de Aarde was er een Poolster-gerichtheid en de hoek die de aardas maakt t.o.v. de poolster maakt lag al heel vroeg vast en is tussen 21,5 en 24,5 graden. De hoek is nu ongeveer 23,5 graden. Doordat de Aarde om haar as draait, is het resultaat dat de aardas zelf een kegel rondom de pool van de ecliptica beschrijft. Dit uit zich in een verplaatsing van de noordpool aan de hemel, zij beschrijft op dit moment een cirkel van 23,5 graden rondom de pool van de ecliptica. De periode van de precessie is 26.000 jaar.

Beweging van een tol of een planeet:
R= rotatie
P= precessie
N= nutatie

Nutatie is de beweging van de omwentelingsas die optreedt wanneer het massamiddelpunt niet op de omwentelingsas ligt. De samenstelling van de Aarde was nog niet homogeen en de vorm van de planeet ten opzichte van de omwentelingsas was/is niet symmetrisch. Dit wordt veroorzaakt door de convectiestroming van opstijgend gloeiend en deels vloeibaar gesteente en neerdalend meer afgekoeld gesteente.

De periode van de precessie is 26.000 jaar. De precessieperiode zou volgens Milanković ook een rol spelen in de periodieke klimaatveranderingen van de Aarde.

Ongeveer 150 miljoen jaar na het ontstaan van het Zonnestelsel, zo’n 4,5 miljard jaar geleden, botste ’n kleine planeet ter grootte van Mars op de jonge Aarde. Het aardoppervlak veranderde door de inslag in één grote lavasoep. Een deel van het puin van de kleine planeet Theia, belandde op de Aarde, maar een groot deel verzamelde zich in een stofwolk om onze planet en klonterde samen om de Maan te vormen.

De kleine planeet Theia botst op de jonge Aarde.
Het aardoppervlak veranderde door de inslag in één grote lavasoep.
Afbeeldingsresultaat voor De maan had een atmosfeer
Recent ontdekte NASA dat er 3 à 4 miljard jaar geleden heel veel gas en waterdamp uit het borrelende binnenste van de maan werden gespuwd, die de maan zijn eigen atmosfeer gaven.

Het Late Heavy Bombardment duurde ongeveer 2 miljoen. Sommige kraters van dit gigantische bombardement zijn zo groot als Aardse continenten.

Ik vind het vanzelfsprekend, dat de inslag van de ‘planeet Theia’ en het heftige bombardement, dat zo’n 2 miljoen jaar duurde (!!), de jonge planeet Aarde de nodige tikken hebben gegeven, dat de obliquiteit vanaf dat moment eigenlijk al is bepaald. Deze heeft een periodiciteit van 41.000 jaar. Momenteel neemt de obliquiteit af en is 23,44°. Zou dat ’n tiende graad meer of minder zijn, dan is er al ’n andere instraling van de Zon, vooral op de beide polen…..Ook moet er rekening gehouden worden met de Zonnecycli.

Afbeeldingsresultaat voor zonnecycli
Krijgen we ondanks de huidige opwarming een nieuwe (mini)ijstijd?

Klimaatveranderingen in de opeenvolgende tijdperken. Ook hier is er sprake van een golvende klimaatstructuur. Glacialen en interglacialen gaan in elkaar over, in een geleidelijk proces van honderden miljoenen jaren…..

Het klimaat op aarde wordt in de eerste plaats door de afstand van de Aarde tot de Zon en de zonneactiviteit bepaald.

De hoek tussen de aardas en de aardbaan (precessie en obliquiteit), de verdeling van de continenten over het aardoppervlak en de invloed van broeikasgassen spelen en speelden altijd al een cruciale rol. Klimaatveranderingen werden in het verleden voor een groot deel bepaald door plaattektoniek en veranderingen van de samenstelling van de atmosfeer. Natuurlijke factoren en grote natuurrampen hebben in dit verleden vrijwel zeker klimaatveranderingen veroorzaakt of in gang gezet.

De snelheid waarmee klimaatveranderingen zich voltrekken varieert sterk. Deze veranderingen kunnen traag en geleidelijk verlopen maar ook snel en schoksgewijs. Bovendien verlopen klimaatveranderingen niet overal even snel en op dezelfde manier. Over de oorzaak van klimaatveranderingen in het verleden is niet altijd veel bekend. Hoe verder men teruggaat in het verleden, hoe moeilijker het onderzoek naar klimaatveranderingen wordt.

Het Hadeïcum is het begin van het Precambrium (4,5 – 3,8 miljard jaar geleden) wordt in de geologische tijdsschaal gebruikt om de periode aan te duiden tussen het ontstaan van de Aarde en het voorkomen van de eerste sedimentaire (vaste) gesteenten. Zoals eerder is gezegd had dit tijdperk een oeratmosfeer die bestond uit grote hoeveelheden waterdamp, stikstof, ammonia, waterstof, methaan, zwavelwaterstof en koolmonoxide

Het Archaeïcum (3,8 miljard tot 2,5 miljard jaar geleden), had inmiddels een klimaat dat zeer heet moet zijn geweest. De atmosfeer bestond waarschijnlijk uit een mengsel van gassen waaronder waterdamp, stikstof, waterstof, methaan, ammoniak, koolstofdioxide en koolstofmonoxide.

Continenten waren nog niet aanwezig en de dunne instabiele aardkorst bestond uit kratons (continentale aardkorst) die grotendeels onder water stonden. De oceaan was bezaaid met kleine eilandjes. Het klimaat was daardoor gelijkmatig verdeeld over de aardbol. De atmosfeer bevatte hoge concentraties broeikasgassen zoals koolstofdioxide, methaan en ammoniak. De activiteit van de Zon was nog gering, maar mede door de aanwezigheid van deze broeikasgassen was het zeer heet.

De eerste vormen van leven zijn waarschijnlijk al rond 3,6 miljard jaar geleden, halverwege het Archeïcum, ontstaan. Het betrof de eerste extremofiele soorten bacteriën.

Het Precambrium bevat alle tijd tussen het ontstaan van de Aarde 4,5 miljard jaar geleden en 542 miljoen jaar geleden.

650.jpg (121178 bytes)
Alle continenten waren gebundeld in één gigantische landmassa tussen de Panthalassische en de Panafricaanse oceanen. Het klimaat op de bijeengedreven continenten moet heel warm en vochtig geweest zijn. Eromheen moet toen ook al ’n thermohaliene circulatie geweest zijn, die het warme klimaat op de landmassa bepaalde en de beide polen bevroren hield.

Oceanen hadden 2 miljard jaar geleden een hoger zoutgehalte.Terwijl de Panthalassic Ocean altijd een ondiepe zee was met een diepte van niet meer dan twee kilometer, is de Panafrican Ocean een afgrond van mysterieuze wezens geweest. Op een diepte van vijf kilometer wemelde het van leven. Verschillende basale geschelpte weekdieren bewoonden alle rotsen, niet bedreigd door roofdieren, hun schelpen zijn een voldoende verdediging tegen de overlevenden van het begin van de eerste ijstijd. Roofkwallen zwommen vrij rond in de open zee.

De Precambriaanse tijd is ook bekend als de “Age of Early Life”. Het vroege leven trotseerde ijzige koude, die toen al afgewisseld werden met warme periodes. Er waren uitgebreide gletsjers in de buurt van de polen. Al met al was er in de precambrische tijd niet ’n stabiel klimaat.

Het merendeel van de zout-ionen in oceanen bestaat uit natrium en chloor (die samen het ons bekende keukenzout vormen, Natriumchloride). Het chloor in de vroege oceanen moet grotendeels afkomstig zijn geweest van vulkanisme waarbij veel zoutzuur (Waterstofchloride) vrijkwam. Het natrium moet door uitloging van verweerde gesteenten in de oceanen terecht zijn gekomen. In de loop van de geschiedenis zijn er op tal van momenten en op tal van plaatsen grote hoeveelheden zout in oceanen neergeslagen, bijvoorbeeld door verdamping van water in ondiepe zeeën. Veel van die zoutafzettingen zijn later door andere gesteenten bedekt, maar ooit moeten ze deel van het in de vroegere oceanen voorkomende zout hebben uitgemaakt. Zouden al die ‘begraven’ zoutvoorkomens weer in oceanen oplossen, dan zou het zoutgehalte in oceaanwater met circa 30 procent toenemen. Daarnaast bevat al het grondwater bij elkaar nog eens zoveel zout dat, als dat ook in zee terecht zou komen, het zoutgehalte zelfs ongeveer zou verdubbelen.

Tussen 3,2 en 2 miljard jaar geleden nam het zoutgehalte in de toenmalige oceanen geleidelijk af, op het eind zó vlug, dat binnen zo’n 100 miljoen jaar de helft van alle bekende zoutlagen werd gevormd. Pas in de laatste half miljard jaar, bereikte het zoutgehalte in zee waarden die vergelijkbaar zijn met nu

Eerste IJstijd in het Precambrium

  • De Huronische ijstijd is de oudste bekende ijstijd die duurde van 2,4 tot 2,1 miljard jaar geleden, aan het begin van het Paleoproterozoïcum.
  • Deze ijstijd was het gevolg van de eerste ‘zuurstofrevolutie’ veroorzaakt door krioelende legers van cyanobacteriën. De archeïsche atmosfeer werd fotosynthetiserend omgevormd tot een stikstof-zuurstofatmosfeer. De globale ‘vergiftiging’ van de atmosfeer met zuurstof leidde tot een ongekende massaextinctie van het anaerobe leven.
  • Aanvankelijk werd alle door cyanobacteriën geproduceerde zuurstof aan al het ijzer gebonden dat tijdens deze periode aan het aardoppervlak aanwezig was. Nadat alle ijzer aan het aardoppervlak was geoxideerd, steeg de zuurstofconcentratie in de atmosfeer
  • Vrijwel alle methaan, dat een sterk broeikasgas is, verdween uit de atmosfeer, waardoor de atmosfeer sterk afkoelde en geleidelijk deze ijstijd begon

Op het einde van het Precambrium traden nóg ‘ns twee ijstijdvakken op, resp. ongeveer 710 en 635 miljoen jaar geleden. Zowel de oudste (Sturtian) als de jongste (Marinoan) van deze twee ijstijdvakken worden ervan ‘verdacht’ zo koud te zijn geweest dat zelfs de oceanen bij de evenaar bevroren waren. Daarom wordt wel van ‘sneeuwbal aarde’ gesproken. Aan die volledige ijsbedekking wordt echter ook door veel deskundigen getwijfeld: sneeuwbal-aarde-verrassend-vriendelijk-voor-leven…

Afbeeldingsresultaat voor Sturtian
Paleomagnetische gegevens suggereren meerdere omkeringen van het aardmagnetisch veld, wat honderden duizenden tot miljoenen jaren in beslag nam..

Cambrium 540 tot 500 miljoen jaar geleden

Z540_zonef.jpg (61851 bytes)
Het klimaat in het Cambrium (540- 500 miljoen jaar geleden) is niet goed bekend. Het was waarschijnlijk niet erg heet en ook niet erg koud. Er is geen bewijs van ijs aan de polen
514.jpg (130509 bytes)
Deze periode is genoemd naar Cambria (de Latijnse benaming voor Noord Wales),  waar de eerste afzettingen uit dit tijdperk zijn gevonden
Thermohaliene oceaan- en zeestromingen Cambrium

Na de eerste ijstijden was door het smeltende ijs was het zeeniveau tot grote hoogten gestegen: aan het einde van het Cambrium lag het enkele honderden meters hoger dan tegenwoordig. Zodra het ijs op de oceanen was weggesmolten nam de fotosynthese-activiteit van de cyanobacteriën en de eerste plantaardige cellen weer sterk toe. Deze levensvormen kregen weer voldoende zonlicht en er hadden zich bovendien veel voedingsstoffen in het water  opgehoopt. Het leven zou een explosieve impuls hebben gekregen, dus was er sprake van een “Cambrische explosie”. Maar het leven onderging eigenlijk helemáál geen ‘explosieve groei’ in het Cambrium:

Afbeeldingsresultaat voor Fossielen bevestigen: er was geen ‘oerknal van het leven’
Fossielen bevestigen: er was geen ‘oerknal van het leven’.
De ‘Cambrische explosie’ blijkt eigenlijk een gestage evolutie te zijn geweest, die ongeveer 100 miljoen jaar duurde

In de daaropvolgende 50 miljoen jaar die het Ordovicium omspande, verplaatsten Baltica en Siberië zich naar het noorden. Baltica ontstond bij het uiteenvallen van het supercontinent Rodinia. Tegen het eind van het Ordovicium, 460 miljoen jaar geleden, begon de ene oerzee zich te sluiten, terwijl de andere zich begon te openen. Delen van Gondwana splitsten zich af van dit supercontinent. De resterende delen verplaatsten zich naar het zuiden, waardoor het huidige Noord-Afrika boven de Zuidpool kwam te liggen. Door tektonische krachten waren er perioden met grote vulkanische activiteit, die land toevoegden aan de oostkust van Australië, delen van Antarctica en Zuid-Amerika. Veel van wat we weten over de veranderingen in het klimaat en de positie van de continenten is afgeleid aan de hand van fossielen van kleine diertjes die leefden in de zeeën.

458.jpg (137225 bytes)

Veel wetenschappers denken dat de hoeveelheid koolstofdioxide in het Ordovicium zeer hoog was. Meer dan twintig keer zo hoog dan nu het geval is. Maar het is moeilijk om de nauwkeurige hoeveelheid koolstofdioxide uit oude gesteenten af te leiden. In de loop van het Ordovicium werd de temperatuur op aarde lager, en in het late Ordovicium was er zelfs sprake van een “korte” ijstijd.….dit is moeilijk voor te stellen in een wereld met veel broeikasgassen.…..

W440_zonef.jpg (67794 bytes)
Het late Ordovicium was een Ice House Wereld. De Zuidpoolse ijskap bedekte een groot deel van Afrika en Zuid-Amerika. Het klimaat in Noord-Amerika, Europa, Siberië en het oostelijke deel van Gondwana was warm en zonnig.

Iedereen is bekend met de massa-extinctie waardoor de dinosaurussen stierven, in het Krijt 60 miljoen jaar geleden. Maar ongeveer vierhonderd miljoen jaar daarvóór vond er een nog grotere massa-extinctie plaats: de Laat-Ordovicische massa-extinctie. Het klimaat zou vrij plotseling omgeslagen zijn naar ’n periode van nog geen 3 miljoen jaar, waardoor bijna alle zeedieren uitstierven. De oorzaak van de wereldwijde extinctie wordt gekoppeld aan de ijstijd die toen plaatsvond: Het Hirnantien. Een groot deel van de zeedieren heeft zich in de volgende miljoenen jaren kunnen herstellen of heeft zich verder ontwikkeld tot nieuwe soorten.

Stabiel
Onderzoekers ontdekten een patroon waaruit bleek dat er in die tijd niet zo heel veel broeikasgassen in de lucht zaten. Wel meer dan nu (doordat de zon toen veel minder fel scheen), maar veel minder dan wetenschappers dachten. Ook werd ontdekt, dat de Aarde in het Ordovicium ongeveer net zo op de kou reageerde als in ’n langere IJstijd.

In het patroon waarmee de Aarde op veranderingen reageert, is dus in al die miljoenen jaren nog niets veranderd. Daaruit blijkt wel hoe stabiel de Aarde en haar atmosfeer zijn. Men zou denken dat deze conclusie de wetenschappers optimistisch maakt: toen heeft de Aarde het ondanks de broeikasgassen gered, dus dan moet dat nu toch ook lukken? Toch zijn de wetenschappers niet overtuigd. De Aarde weet natuurlijke broeikasgassen prima te verwerken, maar hoe zit dat met de gassen die door toedoen van de mens in de atmosfeer belanden, zo vragen ze zich af. (Bron:Scientias)

Na de ijstijd aan het eind van het Ordovicium werd het in het Siluur opnieuw warmer. Doordat het zuurstofgehalte in de atmosfeer verder steeg, kon een beschermende ozonlaag ontstaan.

Nadat in de nieuw gevormde oceanen primitieve vormen van leven mogelijk werden, was de zuurstofproductie op gang gekomen (….als een bijproduct van de fotosynthese). Door de opbouw van zuurstof kon er ook ozon gevormd worden.

Afbeeldingsresultaat voor ozon
Ozon is een uit 3 zuurstofatomen bestaand gas

Nadat er voldoende ozon gevormd was werd het aardoppervlak beschermd tegen ultraviolette straling. Deze bescherming zorgde ervoor dat ook buiten de oceanen leven tot ontwikkeling kon komen.

De meeste ozon in de atmosfeer bevindt zich tussen 15 en 40 km hoog. Ozon is een uit 3 zuurstofatomen bestaand gas dat de meeste schadelijke ultraviolette stralen van de zon absorbeert en ook warmteverlies van de aarde voorkomt. Ozon op leefniveau is schadelijk omdat het smog vormt. Zomersmog ontstaat door chemische reacties in de lucht onder de invloed van zonneschijn waarbij ozon en andere stoffen (zoals deeltjesvormige luchtverontreiniging herkenbaar aan de heiigheid tijdens zomersmogdagen) worden gevormd.

In de stratosfeer, tussen 10 en 40 km boven het aardoppervlak, ontmoet het licht van de zon de eerste moleculen van de aardse atmosfeer. Een molecuul overleeft een botsing met energierijk licht meestal niet. Licht heeft vaak zoveel energie dat elke atoombinding in een molecuul stuk gaat. Dat kost steeds een molecuul, maar zo komt dit energierijke licht niet op aarde.
Als een zuurstofmolecuul door dit soort licht getroffen wordt, splitst het zich in twee losse atomen, die op hun beurt met andere zuurstofmoleculen kunnen reageren tot ozon. De totale hoeveelheid ozon tussen ons en de ruimte komt overeen met een laag van maar ongeveer 3 mm dik die rond de aarde draait, al is deze ozon in werkelijkheid gelijkmatig verspreid in de atmosfeer.
425.jpg (129955 bytes)
Avalonia – met daarop het toekomstige Nederland – schoof steeds dichter tegen Baltica aan. Baltica was, evenals Gondwana en Laurentia, een brokstuk van het oude continent Rodinia. Doordat Baltica en Avalonia naar elkaar toeschoven, ontstonden vulkanen en gebergten. Beide continenten lagen rond de evenaar.
Gondwana lag rond de Zuidpool.
V420_zonef.jpg (64153 bytes)
Koraalriffen floreerden in de zuidelijke droge gordel die zich uitstrekte over Noord-Amerika en Noord-Europa. Langs de zuidpool heerste er ijskoude gletsjercondities.
Afbeeldingsresultaat voor koraalriffen - rif-in-gevaar
Great-barrier-reef, tegenwoordig in gevaar.

Tijdens het erop volgende tijdperk, het Devoon, werden extreem droge periodes afgewisseld met periodes van zware regenval. De Aarde werd steeds warmer, waardoor het meeste landijs smolt en het zeeniveau steeg. Laurentia,  Baltica en Avalonia vormden op de evenaar Euramerica: het Old Red Sandstonecontinent. Dit continent dankt zijn naam aan de rode kleur van de bodem. Daar vormde zich het Caledonische gebergte: caledonische_orogenese door het naar elkaar toe bewegen van de platen (de gebergtevorming was al in het Siluur begonnen).

390.jpg (120845 bytes)
Tijdens het Devoon sloten de vroege oceanen zich af en er vormde zich een ‘pre-Pangaea’. Zoetwatervissen konden migreren van continenten op het zuidelijk halfrond naar Noord-Amerika en Europa.
Bossen groeiden in de equatoriale gebieden van Canada (vlakbij Northern Appalachians)
S360_zonef.jpg (67187 bytes)
Tijdens het late Devoon begon Pangea zich te vormen. Voor het eerst werden dikke steenkoollagen gevormd in de tropische regenwouden “in het Canadese Noordpoolgebied en het zuiden van China” destijds gelegen rond de evenaar (zie kaart Early Devonian). Evenals Groenland, Scandinavië en Europa op deze klimaatkaart te zien! Gletsjers bedekten delen van het Amazonebekken van Zuid-Amerika, dat zich dicht bij de zuidpool bevond.
Het leven in het Devoon

Tijdens het Devoon kwamen voor het eerst op ruime schaal landplanten en landdieren voor, zoals amfibieën en oervarens. In zee bleven de algen van grote betekenis en er ontstond een grote verscheidenheid aan vissen, vooral kaakloze vissen. Daarna traden de vissen met kaken op de voorgrond, zoals kraakbeenvissen (haaien) en longvissen. Ook  ongewervelden, zoals bijvoorbeeld ammonieten en koralen, kwamen tot bloei.

306.jpg (127699 bytes)
Laurentia, Baltica en Avalonia bewogen zich steeds meer naar elkaar toe en begonnen een aaneengesloten landmassa (Pangea) te vormen.  
Avalonia/Europa lagen bij de evenaar, dus heerste er een tropisch klimaat.

Oceaanstromingen om Pangea

Late Carboniferous Epoch: Earth during the late Carboniferous Period
Indeling van landmassa’s, bergachtige gebieden, ondiepe zeeën en diepe oceaanbekkens tijdens het Laat-Carboon. In deze paleogeografische reconstructie zijn ook de koude en warme oceaanstromingen weergegeven. De huidige kustlijnen en tektonische grenzen van de geconfigureerde continenten worden in de inzet getoond.

Ocean circulation patterns for
Ook de thermohaliene-circulatie is aangegeven (brede pijlen)

P300_zonef.jpg (76418 bytes)
Uitgestrekte regenwouden bedekten de tropische gebieden van Pangea die in het noorden en zuiden begrensd werden door woestijnen. Een ijskap bedekte de Zuidpool.

Er waren weelderige moerasbossen rond de evenaar, dus de grondstof voor steenkool was in grote hoeveelheden aanwezig. Ook de warmere omstandigheden voor de vorming van steenkool waren in deze periode het meest gunstig. Ongeveer de helft van alle bekende steenkoolvoorraden op aarde is afkomstig uit het Carboon.

Halverwege dit tijdperk begon er op Gondwana een ijstijd. Met het periodieke afsmelten en weer aangroeien van de zuidelijke landijskappen steeg en daalde de zeespiegel vele malen sterk, waarbij de Tethys Zee ontstond. De Middellandse Zee is hier een overblijfsel van.

De twee gebeurtenissen hielden verband met elkaar. Door de enorme hoeveelheid planten was er veel fotosynthese, waarbij CO2 aan de atmosfeer werd onttrokken en zuurstof aan de atmosfeer werd toegevoegd. Omdat kooldioxide een belangrijk broeikasgas is, moet de gemiddelde temperatuur zijn gedaald waardoor de ijskap op de Zuidpool kon groeien. Tegelijkertijd moet het klimaat rond de evenaar warm zijn gebleven. Het Carboon was dus een tijdperk waarin grote klimaatverschillen bestonden, vergelijkbaar met de huidige situatie.

50 miljoen jaar lang zaten alle continenten zo’n beetje aan elkaar vast.

255.jpg (119462 bytes)
Grote woestijnen bedekten West-Pangea tijdens het Perm, terwijl reptielen zich over het hele supercontinent verspreidden.
237.jpg (125185 bytes)
In Pangea konden landdieren migreren van de Zuidpool naar de Noordpool. Het leven begon zich te herverdelen na het grote Perm-Trias massa-uitsterven. Warmwaterfauna’s verspreiden zich over de Tethys Oceaan..
195.jpg (117442 bytes)
In het vroege Jura, hadden dinosaurussen zich verspreid over Pangea. Een brede Tethys-oceaan scheidde de noordelijke continenten van Gondwana. Hoewel Pangea nog intact was, waren de eerste geruchten over het uiteenvallen van het continent te horen.
Afbeeldingsresultaat voor Methanosarcina bacterie
Grootste massa-uitsterving ooit is opgelost!
Tijdens de Perm-Trias massa-extinctie stierf 90% van alle levensvormen op aarde uit. Nu is eindelijk ontdekt waardoor dit veroorzaakt is….

Jura 210 tot 140 miljoen jaar geleden

Deze periode is genoemd naar de Jura, de gebergteketen in Midden-Europa.
152.jpg (121136 bytes)
Pangea was al begonnen uiteen te vallen in het Midden-Jura. In het late Jura was de Midden-Atlantische Oceaan een smalle oceaan die Afrika scheidde van Noord-Amerika. Oost-Gondwana was begonnen van West-Gondwana te scheiden en zouden Zuid-Amerika en Afrika gaan vormen. Bij de beweging van de platen kwam lava omhoog, waardoor de zeebodem steeg en ook het zeeniveau verder steeg. Hierdoor overstroomden grote delen van de continenten.
Dit was de eerste aanzet voor de vorming van de Atlantische Oceaan
plate-tectonics-300-ma-to-today (vanaf 45 seconden)
De ligging van Groot-Brittannië en Spanje is duidelijk te zien. Klik op het paarse vlak voor de ligging van Nederland. Bron Natuurinformatie.
Bron: Britannica.com
H160_zonef.jpg (73384 bytes)
Tijdens het Late Jura begon het wereldwijde klimaat te veranderen door het uiteenvallen van Pangea. Het binnenland van Pangea werd minder droog en seizoensgebonden sneeuw en ijs berijpten de poolgebieden. Het klimaat was nog steeds warm, zelfs in de buurt van de polen. Ongeveer 10% van de atmosfeer bestond uit koolstofdioxide (tegenwoordig is dit 4% maar is aan het stijgen!). De koolstofdioxide hield de zonnewarmte vast, waardoor er sprake was van een broeikaseffect.

Het leven in de Jura.

  • Varens en zaadplanten bleven de dominerende groepen bij de landplanten.
  • Kikvors- en salamanderachtigen waren de landdieren en er waren vooral veel reptielen.
  • Dinosauriërs vormden de overheersende groep reptielen. Ze vertoonden veel verschillende vormen en levenswijzen.
Afbeeldingsresultaat voor soorten dinosaurussen
Ongeveer 250 miljoen jaar geleden tijdens het Trias verschenen Dinosauriërs voor het eerst op Aarde. Gedurende een periode van zo’n 160 miljoen bevolkten deze soorten de hele aaneengesloten wereld.

Krijt 140 tot 65 miljoen jaar geleden

Steile krijtrotsen met wit strand en blauwe zee.
De krijtrotsen van Etretat, aan Normandische kust.

De oorsprong van deze krijtrotsen gaat terug tot 100 miljoen jaar geleden. Ze werden gevormd door een opeenstapeling van schelpen uit het Krijt. Normandië was toen bedekt met een ondiepe zee en er heerste een tropisch klimaat. Door daling van de zeespiegel en een stijging van de zeebodem kwamen deze, door schelpen opgebouwde rotsen boven water te liggen.

094.jpg (122794 bytes)
Duidelijk te zien dat Normandië ’n ondiepe zee was, evenals Zuid-Engeland.
Tijdens het Krijt werd de Atlantische Oceaan nog breder.
India scheidde zich van Madagaskar af en racete noordwaarts op een ramkoers met Eurazië. Merk op dat Noord-Amerika verbonden was met Europa en dat Australië nog gedeeltelijk vast zat aan Antarctica.
Verspreiding van landmassa’s, bergachtige gebieden, ondiepe zeeën en diepe oceaanbekkens tijdens het late Krijt. Inbegrepen in de paleogeografische reconstructie zijn koude en warme oceaanstromingen.
F080_zonef.jpg (85144 bytes)
Tijdens het late Krijt was het wereldklimaat warmer dan vandaag. Er was geen ijs op de beide Polen. Dinosaurussen migreerden tussen de warme gematigde en koel gematigde zones, ‘met de seizoenen mee’.
066.jpg (121854 bytes)
K-T Boundary = Krijt-Tertiairgrens of Krijt-Paleogeen-grens.
De roos markeert de locatie van de Chicxulub-impactsite.
chicxulub-impact-visualization
De impact van een 10 km grote komeet veroorzaakte wereldwijde klimaatveranderingen die de dinosauriërs en vele andere vormen van leven doodden. Veronderstelde inslag van een asteroïde: elke 100 miljoen jaar…..
Afbeeldingsresultaat voor Zouden dinosauriërs ook zonder meteorietinslag zijn uitgestorven? Dit zegt de wetenschap.
Zouden dinosauriërs ook zonder meteorietinslag zijn uitgestorven? Bron: National Geographic

“Wel, misschien toch niet. Want uit nieuw onderzoek blijkt dat de dinosauriërs aan de vooravond van de grote massa-extinctie aan het einde van het Krijt nog in volle bloei verkeerden. Met behulp van grootschalige simulaties die in de paleontologie nog niet eerder zijn gebruikt, wijzen de resultaten van het onderzoek erop, dat de asteroïde de belangrijkste oorzaak van het uitsterven van de dinosauriërs was. Maar de studie laat ook zien wat er had kunnen gebeuren als deze plotselinge ramp niet zou hebben plaatsgevonden.

“Het meest ontroerende aspect van dit artikel is dat er meer dan genoeg habitats voor de dinosauriërs beschikbaar bleven, maar dat de dinosauriërs er simpelweg niet meer waren omdat ze door de asteroïde waren weggevaagd,” zegt hij. “Je wordt overvallen door een triest gevoel over al die dinosauriërsoorten die zich nog hadden kunnen ontwikkelen.”

De Aarde tijdens het Paleoceen 66 – 56 miljoen jaar geleden.

paleogeen.jpg

Het Paleoceen is de periode waarin de Aarde zich hersteld van de grote inslag die in een klap een einde maakte aan de wereld van de dinosauriërs. Maar ook in zee verdwenen allerlei groepen, zoals de ammonieten en verschillende zeereptielen. Na een kortstondige afkoeling herstelde ook het klimaat zich verrassend snel. De eerste paar miljoen jaar na de aanslag was de Aarde nog steeds de broeikaswereld als die van het Krijt.

De continenten dreven langzaam verder uiteen, de Atlantische Oceaan opende zich nog meer. Afrika en India dreven noordwaarts. De nadering van Afrika vertaalde zich later in de eerste gebergtevorming van de Alpen. India koerste met een razende vaart op Azië af. Bij de botsing die er op volgde, is de Himalaya ontstaan.

Gedurende het Paleoceen herstelde ook het leven zich van de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie. Op het land waren de overlevenden van de catastrofe kleinere dieren die zich in holen of in het water konden verschuilen, de zoogdieren, amfibieën, kleinere reptielen en vogels. Na het uitsterven van de dinosauriërs konden al deze groepen zich gaan verspreiden en verbreden, vooral de zoogdieren ontwikkelden zich snel tot de dominante groep. Omdat de continenten uit elkaar lagen, zou de evolutionaire diversificatie van de zoogdieren op elk continent op verschillende wijze plaatsvinden.

Purgatorius een zoogdier dat leefde in bomen van Noord-Amerika. Het zou de oudst bekende primaat zijn!

Purgatorius was een prehistorisch zoogdier dat ongeveer 65 miljoen jaar geleden leefde tijdens de late Krijtperiode. Het werd voor het eerst ontdekt in de jaren 1960 in de Tullock-formatie in Montana. In 1965 zou dit kleine dier de naam Purgatorius krijgen – naar Purgatory Hill in Montana.

Als je dit dier alleen zou beoordelen op de verschillende Purgatorius-foto’s die je kunt vinden, zou je er waarschijnlijk niet teveel over nadenken. Je zou denken dat het gewoon een soort knaagdier was dat heel lang geleden leefde. Als je dit dier echter op deze manier hebt afgewezen, mis je een van de belangrijkste feiten over Purgatorius. Het feit dat het misschien het verre familielid van primaten is – inclusief wij.

Sommige paleontologen geloven dat dit dier – dat ongeveer 6 centimeter lang was en slechts een paar gram woog – zou evolueren tot resusaap, chimpansees en mensachtigen. Ze geloven dat omdat het de tanden van primaten had en leefde in de bomen van wat nu Noord-Amerika is om zichzelf te beschermen tegen enkele dinosaurussen die in staat waren om het te doden – namelijk T-Rex’s en roofvogels.

Purgatorius heeft door het uitsterven van de dinosauriërs kunnen overleven vanwege zijn unieke vermogen om in bomen te leven, door zaden en noten te eten. Vervolgens zou het de niche vullen die ooit door de grote dinosaurussen werd bezet.

Afbeeldingsresultaat voor De eerste vogels: Elke vogel is een dino | National Geographic
Archaeopteryx
Elke vogel is een dino. Bron: National Geography
E060_zonef.jpg (79100 bytes)
Het klimaat tijdens het Paleoceen was heel warm. Palmbomen groeiden in Groenland, en in Zuid-Australië waren mangrovemoerassen.
D050_zonef.jpg (80428 bytes)
Tijdens het Vroege Eoceen zwommen alligators in moerassen in de buurt van de Noordpool en palmbomen groeiden in het zuiden van Alaska. Veel van Midden-Eurazië was warm en vochtig.

Aan het einde van het Paleoceen/begin Eoceen vindt opnieuw een dramatische gebeurtenis plaats: in zeer korte tijd raken oceanen vergiftigd, sterft een belangrijk deel van het nieuwe zeeleven uit en maakt de temperatuur een flinke sprong omhoog. Twee wereldwijde crises in slechts negen miljoen jaar!

Het Paleocene-Eocene Thermal Maximum

Het Paleocene-Eocene Thermal Maximum (afgekort PETM) is een grote, snelle en kortstondige wereldwijde klimaatverandering die 55,8 miljoen jaar geleden plaatsvond. De gemiddelde temperatuur was tijdens de laatste miljoenen jaren van het Paleoceen gestegen en lag veel hoger dan nu het geval is. Nadat de temperatuur op Aarde over een bepaalde drempelwaarde heen kwam, kwamen bepaalde gasverbindingen op de oceaanbodem vrij, met name methaanverbindingen, zodat grote hoeveelheden van het broeikasgas methaan in de atmosfeer terechtkwamen. Methaanhydraten zijn verbindingen van water rond het vriespunt (ijs) en methaan, dat in de moleculaire holtes van het water zit opgesloten.

  • Grote hoeveelheden methaan zouden in korte tijd omgezet zijn naar CO2 door een reactie van methaan met UV straling van de Zon.
  • Dit staat in schril contrast met wat we tegenwoordig zien: Permafrost gebieden aan de Noord- en Zuidpool worden een bron van het broeikasgas methaan als de oppervlakte ontdooit door temperatuurstijging.

Door het PETM kwamen er veranderingen in de atmosferische circulatie. Deze circulatie zorgde samen met de oceanische circulatie ervoor, dat warmte door wisselwerking en convectie wordt verspreid over het hele aardoppervlak. Tijdens de PETM steeg daarom de gemiddelde temperatuur in 150.000 jaar nog eens met ongeveer 6 tot 10 graden. De Aarde was in het Paleoceen dus een ‘broeikaswereld’, waarin beide polen ijsvrij waren. De sterke temperatuurstijging van 10 °C , waarbij watertemperaturen aan de Noordpool werden bereikt van meer dan 23 °C, waren onmogelijk alleen door broeikasgassen veroorzaakt. Ook andere factoren zouden een cruciale rol hebben gespeeld in deze plotselinge opwarming. Hierbij wordt gedacht aan ‘feedback mechanismen’ zoals polaire stratosferische wolken, of orkaan-geïnduceerde mengingen van oceaanwater.

Aan het begin van het PETM vonden gedurende 5000 jaar overal ter wereld belangrijke veranderingen plaats in de ligging van de zeestromen. Het diepe water van de Atlantische Oceaan stroomde in die tijd van noord naar zuid in plaats van zuid naar noord, zoals gewoonlijk. Deze omkering van belangrijke zeestromen hield 40.000 jaar lang stand, om daarna weer naar de normale situatie terug te keren. Gevolg van de tijdelijke omkering was, dat warm water naar de diepere delen van de oceanen gebracht werd, wat voor meer opwarming van het klimaat zorgde. Overigens zette in deze zeer warme periode het zeewater uit, wat een hoger zeeniveau tot gevolg had.

Tijdens het PETM werd kwam in korte tijd (1000 jaar) tussen de 1500 en 2000 miljard ton koolstof in de oceanen en atmosfeer vrij. Dat is een snelheid die overeenkomt met de huidige snelheid waarmee de mens door verbranding van fossiele brandstoffen koolstofdioxide de atmosfeer in pompt. Het PETM duurde overigens zo’n 150.000 jaar, met een opwarming tussen 5 en 8°C, en viel tijdens een ongeveer 6 miljoen jaar lange periode van opwarming. Deze warme periode zou later in het Eoceen Optimum (ECO) haar hoogtepunt bereiken. Tegenwoordig denken wetenschappers dat de warme condities tijdens het Vroeg- Paleogeen vooral veroorzaakt zijn door de hoge concentraties broeikasgassen, en de daarmee geassocieerde terugkoppelingen. Tijdens het PETM is de toegenomen hoeveelheid CO2 in de atmosfeer vergelijkbaar met een toename indien álle fossiele brandstoffen opgebruikt zouden worden. Daarom wordt deze periode wel gezien als de beste analoog voor toekomstige klimaatverandering.

Herstel van de opwarming door een terugkoppeling: fotosynthese

Uit bepaalde waarden van boorkernen blijkt dat het klimaat een periode van 150.000 tot 30.000 jaar nodig had zich te herstellen. Dit is relatief snel ten opzichte van de (huidige) aanwezigheid van de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer dat gedurende een periode van 100.000 tot 200.000 jaar zou moeten verdwijnen. Er moet een mechanisme zijn waardoor de situatie zich zo snel kon herstellen.

De meest aannemelijke manier waarop de extra kooldioxide weer uit de atmosfeer verdween is een toename van de fotosynthese. In het warmere klimaat en door de hoge concentratie CO2 groeiden meer planten en algen die de koolstof in de vorm van organisch materiaal terug brachten naar de zeebodem. Het warme en natte klimaat zorgde ook voor een grotere erosiesnelheid waardoor meer voedingsstoffen de zee in spoelden.

Het Eoceen, 56 tot 33,9 miljoen jaar geleden, was een warme periode. De polen waren ijsvrij in het Eoceen.

050.jpg (121908 bytes)
50 – 55 miljoen jaar geleden begon India in botsing te komen met Azië en vormde het Tibetaanse plateau en de Himalaya. Australië, dat aan Antarctica was gehecht, begon zich snel noordwaarts te bewegen

Tijdens de warmste periode van het Eoceen, in het Eocene Climatic Optimum omstreeks 54 miljoen jaar geleden, groeiden er zelfs palmen rond de Noordelijke IJszee en 50 miljoen jaar geleden was deze zee bedekt onder een dikke laag van de drijvende zoetwatervaren. Dit alles wijst op een neerslagpatroon in de seizoenen op noordelijke hoge breedtegraden. Van de evenaar tot aan de poolcirkels was de Aarde bedekt met tropisch regenwoud. Er waren loofbossen op de Zuidpool, het was er nat en warm.

De ontdekking dat Antarctica nat en warm was is des te opvallender omdat polaire gebieden voor de helft van het jaar door de stand van de zon donker waren. Om de hoge temperaturen tijdens het Eoceen op polaire breedtegraden te verklaren, werd een verklaring gezocht in de ligging van de continenten op het zuidelijk halfrond. Australië zat tijdens het grootste deel van het Eoceen nog min of meer vast aan Antarctica en de doorgang tussen Antarctica en Zuid-Amerika was gesloten; hierdoor was er geen – huidig aanwezige – isolerende Antarctische circumpolaire. Warme stromingen afkomstig van lage breedtegraden konden daarom destijds de Antarctische kustlijn bereiken en opwarmen. Maar zelfs in afwezigheid van een isolerende circumpolaire stroming zouden de warme oceaanstromingen op lage breedtegraden de Antarctische kustlijn niet hebben kunnen bereiken. In plaats daarvan circuleerde het oppervlaktewater in de vorm van grote kloksgewijs circulerende stromingen.

De westenwinden worden veroorzaakt door lucht die stroomt van de subtropische hoogtepunten naar de lage drukcellen in de Polar Frontal Zone (blauwe band afb. rechts). De wind wordt westwaarts omgeleid door de Coriolis-kracht. Koude valwinden met hoge snelheden (katabatische winden) die naar het noorden afdalen vanuit de hogedrukcellen boven de Antarctische ijskap, worden naar het oosten geleid en drijven de polaire stroom nabij de kustlijn van Antarctica (grote blauwe pijlen afb. rechts). Hier in de ‘Antarctische pool frontale zone’ dalen de oppervlaktewatertemperaturen heel snel.

014.jpg (125052 bytes)
14 miljoen jaar geleden was Antarctica bedekt met ijs en de noordelijke continenten koelden snel af. De wereld heeft inmiddels een “moderne” uitstraling gekregen.
A020_zonef.jpg (86501 bytes)
Het klimaat tijdens het Mioceen was vergelijkbaar met het klimaat van vandaag, maar warmer. Er waren goed gedefinieerde klimaat-gordels van pool tot evenaar. Er groeiden echter palmbomen en in Engeland en Noord-Europa. Australië was minder droog dan nu (rode driehoekjes = sedimentair kalksteen calciet)

Na de koele slotfase van het Oligoceen stijgt de gemiddelde jaartemperatuur in het Vroeg-Mioceen. Het Midden-Mioceen kent weer subtropische waarden. Ook op wereldschaal is het Midden-Mioceen de warmste tijd van het Neogeen. Het Neogeen is een geologisch tijdperk wat duurde van 23 miljoen tot 2,6 miljoen jaar geleden. Primaten en mensachtigen kwamen in het late Neogeen tot ontwikkeling. Verder ontwikkelden zich de grassen en de kruiden. De Alpiene Orogenese, die begon in het Krijt, had een voortzetting tijdens het Mioceen.

Een ander tijdvak in het Neogeen is het Plioceen, van 5,3 miljoen – 2,5 miljoen jaar geleden.

Tijdens het Plioceen koelde het klimaat geleidelijk af tot de ijskappen op het noordelijk halfrond begonnen te groeien. Het gevolg hiervan was een zeespiegeldaling van wel 50 meter! Op verschillende continenten bestonden al grote groepen zoogdieren. De eerste mensachtigen verschenen tijdens dit tijdvak.

Een belangrijke ontwikkeling tijdens het Plioceen was het ontstaan van de Landengte van Panama als gevolg van de convergente beweging van 2 platen. Hierdoor raakten Noord- en Zuid-Amerika met elkaar verbonden en sloot de verbinding tussen de 2 oceanen zich. Dit had een aantal grote gevolgen.

  • Ten eerste veranderde de zeestroming in de Atlantische Oceaan. In plaats van met het koude water van de Grote Oceaan te mengen zou het warmere water van de Atlantische Oceaan naar het noorden gaan stromen, waardoor de Warme-Golfstroom ontstond. Vooral West- en Noord-Europa kregen daardoor een warmer en natter klimaat. Aan de andere kant kwam de stroom van koud water uit de poolstreken naar het zuiden op gang, zodat het klimaat in de tropische gebieden rond de Atlantische Oceaan juist afkoelde.
Afbeeldingsresultaat voor thermohaliene circulatie van belang voor klimaat
De Golfstroom is het Atlantische deel van de thermohaliene circulatie.
  • Een ander gevolg was een grootschalige uitwisseling van diersoorten tussen Noord- en Zuid-Amerika, die de Great-American-Interchange genoemd wordt.

Het Pleistoceen is het tijdvak van 2,5 miljoen tot 11,7 duizend jaar geleden. Het is een onderverdeling van het Kwartair.

Het Pleistoceen was een periode waarin ijstijden (glacialen) optraden, afgewisseld met warmere perioden (interglacialen). Dit tijdvak valt uiteen in drie delen, of series. Elke serie kent meerdere kortere tijdseenheden ofwel etages. Ik verwijs liever voor ’n volledige indeling om het volgende te lezen: Het Pleistoceen – Natuurinformatie

Ik wil me beperken tot het Laat-Pleistoceen.

Het Laat-Pleistoceen omvat 2 tijdseenheden en vormt daarmee de laatste interglaciaal/glaciaal-cyclus van de recente geschiedenis.

  • Het Eemien – 130.000 tot 115.000 jaar geleden en
  • Het Weichselien – 115.000 jaar geleden tot 10.000 jaar voor heden

Het Eemien is het voorlaatste Kwartaire interglaciaal. Op dit moment zitten we in een interglaciaal ná de laatste ijstijd van het Weichselien. De naam Eemien is afkomstig van het riviertje de Eem dat stroomt bij Amersfoort door de Eemvallei naar het IJsselmeer. Door het afsmelten van de grote landijskappen in Noord-Europa en Noord-Amerika stijgt de zeespiegelweer aanzienlijk: 1 tot 2 meter hoger lag dan tegenwoordig. Grote delen van het Nederlandse vasteland worden daarbij, voor het eerst na bijna 1,8 miljoen jaar, weer door de zee overspoeld.

Het Weichselien is de laatste ijstijd en dankt zijn naam aan de rivier de Weichsel in Polen. Glacialen kunnen in stadialen, korte nóg koudere periodes, en interstadialen, korte iets warmere periodes ingedeeld worden. Stadialen zijn perioden waarin het landijs zich uitbreidt. Tijdens het koudste deel van het Weichselien kwam het Scandinavisch landijs tot aan Hamburg, maar bereikte ons land niet. Wel bedekte het Engelse landijs het noordelijk deel van de Nederlandse Noordzee. De ontwikkeling van het klimaat tijdens het Weichselien heeft een fluctuerend verloop. De fase met maximale koude wordt pas tegen het einde van het Weichselien, rond 18.000 jaar geleden, bereikt.

LGM.jpg (142623 bytes)
Wanneer de aarde zich in de klimaatmodus ‘Icehouse’ bevindt, is er ijs aan de polen. De polaire ijskappen groeien aan, door variaties in de baan van de aarde (Milankovitch-cycli). De laatste uitbreiding van de poolijskappen vond ongeveer 18.000 jaar geleden plaats

Gedurende het Kwartair is er sprake van een groot aantal ijstijden of glacialen, koude periodes waarin met name op het noordelijk halfrond vaak grote landijskappen ontstonden. Deze cyclische klimaatveranderingen werden allen veroorzaakt door de Milanković-cycli. Met name de Excentriciteit en de Obliquiteit.

Deze afbeelding heeft een leeg alt-attribuut; de bestandsnaam is d1eccentricity.jpg
De periodiciteit van de excentriciteit is 100.000 jaar.
Deze afbeelding heeft een leeg alt-attribuut; de bestandsnaam is earth_obliquity.png
De periodiciteit van obliquiteit is 41.000 jaar.

De glacialen werden afgewisseld met vele relatief warme interglacialen waarin het landijs zich weer terugtrok. In totaal zijn er zo’n 4 grote ijstijden geweest gedurende het Kwartair, maar waarschijnlijk hebben er in totaal ongeveer 20 (kleine en grote) ijstijden plaatsgevonden in deze periode. Op dit moment zitten we in een interglaciaal en komt er over zo’n 100.000 jaar weer een ijstijd. Het is echter ook mogelijk dat we in een interstadiaal zitten, ’n korte iets warmere periode en dat het al veel eerder weer koud wordt. Het Holoceen, dat alleen de laatste 11.700 jaar beslaat, vormt in feite het laatste en nog niet beëindigde interglaciaal waarin we ons nu bevinden.

Geologievannederland.reconstructies-Holoceen

De wereld van het Holoceen

Het Holoceen omvat de afgelopen ruim elfduizend jaar en is een interglaciaal tijdvak waarin de mens de aarde overneemt. Bijna alle uithoeken van de wereld raken bewoond en de natuurlijke ecosystemen worden steeds verder teruggedrongen. Een ecosysteem is het geheel van al het levende en niet-levende in een bepaald gebied: planten, dieren, bodem en klimaat. Al deze onderdelen hebben invloed op elkaar m.b.t. uitwisseling van voedingsstoffen en energie. Met de opkomst van de mens is overal ter wereld de biodiversiteit van dier- en plantensoorten aan het verdwijnen. Nergens in West-Europa kom je nog echt oerbos of roedels wolven tegenkomen, terwijl ze hier van nature wel thuishoren.

Zo’n zesduizend jaar geleden waren beer, eland, oeros en wolf nog onderdeel van de inheemse fauna. In de elfde eeuw werd de bruine beer in ons land uitgeroeid. De laatste wilde wolf werd in 1897 waargenomen in de buurt van Heeze, Noord-Brabant. Maar in juni 2019 was er een verheugende ecologische comeback op de Veluwe waarneembaar: Wolvenpaar-op-de-veluwe-heeft-drie-welpen. Het heeft natuurlijk wél een keerzijde voor de menselijk opgebouwde ecosystemen van toerisme en veehouderijen.

Wereldwijd is het Holoceen de tijd waarin de zeespiegel vrij snel steeg door het smelten van de poolkappen, om vervolgens te stabiliseren tot het huidige niveau. Tegen die tijd kwamen ook de grenzen van woestijnen en gematigde bossen, op hun huidige plaats te liggen. Wat het Holoceen als periode tussen 2 ijstijden in zo bijzonder maakt is dat het al vele duizenden jaren een redelijk stabiel klimaat kent. Eerdere interglacialen kenden forse, maar ook minder heftige klimaatschommelingen.

Binnen het Holoceen zijn er ook in Nederland, nog wel merkbare kleinere variaties geweest. Zo is er vroeg in het Midden-Holoceen (ca. 9200-5700 jaar geleden) een natte periode geweest die vrijwel zeker heeft bijgedragen aan een grote uitbreiding van het hoogveenareaal. Ook zijn er relatief kleine verschillen geweest in jaartemperaturen. Een bekend voorbeeld is de ‘kleine ijstijd’, tussen de vijftiende en negentiende eeuw. De gemiddelde jaartemperatuur lag toen ongeveer een halve graad onder het gemiddelde in het Holoceen. De beduidend strengere winters in die periode vinden we nog terug op schilderijen waarin heel Nederland op het ijs schijnt te leven.

Gerelateerde afbeelding
Op 17e-eeuwse schilderijen, zoals dit van Thomas Heeremans, is goed te zien dat rivieren ’s winters vaak dichtvroren.

10.000 jaar eerder, in het Vroeg-Holoceen, was Engeland verbonden met Nederland via een brede landbrug. Dit was Doggersland, een uitgestrekt gebied op de bodem van de droogliggende zuidelijke Noordzee. Het bestond uit heuvelachtig laagland met hier en daar een rivier door een glooiend parklandschap. De zeer lage zeespiegel werd veroorzaakt door smeltende ijskappen in het Noordpoolgebied na de laatste ijstijd, het Weichselien. In het vroeg Holoceen was er nog een laatste staartje merkbaar van een mondiale opwarming!

Afbeeldingsresultaat voor doggerland
Als Doggersland niet was verdronken
Doggerland-Europese-missing-country

Doggerland had een rijk landschap van heuvels, rivieren en meren en een kustlijn met lagunes, moerassen en stranden. Het had bossen van eiken, iepen, berken, wilgen, els, hazelaar en dennen. Het was de thuisbasis van paarden, oerossen, herten, elanden en wilde varkens. Watervogels, otters en bevers wemelden in moerasgebieden en in ondiepe wateren, meren en rivieren wemelden ’t van vissen. Het was waarschijnlijk het rijkste jacht- en visgebied van Europa in die tijd en had een belangrijke invloed op het verloop van de prehistorie in Noordwest-Europa omdat maritieme en rivier-gebaseerde samenlevingen zich aan deze omgeving aanpasten.

15.000 jaar geleden begon het klimaat op te warmen en de ijskappen smolten. Twee duizend jaar later werd de opwarming plotseling onderbroken. Het vrijkomen van enorme hoeveelheden aan ijs gebonden zoet water, had invloed op de oceaanstromingen dus ook de Golfstroom. Dit leidde tot een plotselinge afkoelperiode.

“Het belangrijkste klimaateffect waar Nederland mee te maken krijgt, is niet de temperatuurverandering maar de zeespiegelstijging. Daar maak ik me nog veel meer zorgen over. Er zijn hoe langer hoe meer indicaties dat het met Antarctica behoorlijk mis gaat. Met een blijvende instabiliteit van Antarctica, zal de snelheid van de zeespiegelstijging enorm toenemen. In het ongunstigste scenario hebben we zes meter stijging in 2200. Daar moet Nederland zich op voorbereiden.” aldus journalist en redacteur Han van de Wiel, auteur van dit verslag. Bron: Down to Earth

Windgedreven oceaancirculatie

Figuur 1: Schematische weergave van de windgedreven oceaanstromingen aan het oppervlak [bron: NOC]
Een schets van de windgedreven oppervlaktecirculatie in de oceanen. Bron KNMI
(Uitleg volgt)

 



Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s

Deze site gebruikt Akismet om spam te bestrijden. Ontdek hoe de data van je reactie verwerkt wordt.