Hoe weten we hoe het klimaat was voordat we metingen hadden

We horen vaak over de klimaatverandering die gaande is sinds het begin van de metingen, maar hoe zit het met de eeuwen of zelfs millennia daarvoor? Hoe weten we hoe warm het was tijdens de Middeleeuwen, of hoe streng de winters waren tijdens de Kleine IJstijd? Het antwoord ligt in een combinatie van wetenschappelijke speurzin, natuurlijke archieven en slimme analysetechnieken. Zo kunnen Wetenschappers het klimaat van vóór circa 1850 reconstrueren, het moment waarop thermometerwaarnemingen wijdverbreid werden. Met behulp van zogenoemde klimaatproxies wordt het oude klimaat in kaart gebracht.

Een klimaatproxy is een indirecte aanwijzing voor hoe het klimaat was in een bepaalde periode. In plaats van een thermometer, gebruikt men bijvoorbeeld de dikte van boomringen, de samenstelling van luchtbelletjes in ijskernen of het type stuifmeel in oude sedimenten van meren en zeeën. Deze gegevensbronnen zijn als het ware natuurlijke archieven die het klimaatverhaal van duizenden jaren vasthouden.

Boomringen zijn een klassiek voorbeeld. Elke ring staat voor een groeiseizoen. In warme, natte jaren groeit een boom sneller, wat resulteert in bredere ringen. In koude of droge jaren zijn de ringen juist dun. Door deze patronen te analyseren, en te vergelijken met moderne meetreeksen, kunnen onderzoekers temperatuur- en neerslaggegevens terugrekenen tot honderden jaren terug.

In koude gebieden zoals Groenland en Antarctica bieden ijskernen een blik op het verre verleden. Jaar na jaar valt sneeuw neer, die samenperst tot ijs en zo oude lucht insluit. Naast het feit dat we deze lagen kunnen tellen en daardoor terug in de tijd kunnen gaan, bevatten de luchtbelletjes broeikasgassen zoals CO₂ en methaan. Via de verhouding van zuurstofisotopen kunnen wetenschappers inschatten hoe warm het toen was.

Sedimentlagen op de bodem van meren en oceanen bevatten resten van pollen, micro-organismen en chemische verbindingen. Zo kun je bijvoorbeeld afleiden wat voor vegetatie er groeide in een gebied, en dus hoe het klimaat toen was. Daarnaast kan het soort gesteente ook iets vertellen. Was het misschien vroeger woestijn, of is het misschien altijd wel een zeebodem geweest.

Ook koraalriffen vormen een waardevolle proxy, vooral in tropische gebieden. De chemische samenstelling van het koraal vertelt iets over de temperatuur van het zeewater waarin het groeide. Net als bij boomringen zijn er jaarlijkse groeipatronen te herkennen.

Landschaps vormen kunnen ook iets over het verleden verraden en het oude klimaat reconstrueren. Zo weten we bijvoorbeeld waar vroeger gletsjers en rivieren lagen. Allemaal informatie die kan helpen bji het reconstrueren van het oude klimaat.

Daarnaast zijn er historische bronnen zoals oogstverslagen, scheepslogboeken of zelfs schilderijen. Denk aan de wintertaferelen van Bruegel, waarin bevroren rivieren het effect tonen van de Kleine IJstijd. Hoewel minder precies dan natuurlijke proxies, geven deze bronnen waardevolle aanvullende informatie.

Maar klimaatproxies kennen ook beperkingen. Veel proxies worden beïnvloed door meerdere factoren tegelijk. Zo kan een boomring dun zijn door droogte óf door ziekte. Daarom worden de gegevens niet losstaand bekeken. Wetenschappers combineren ze in complexe klimaatmodellen en statistische reconstructies. Zo ontstaat een steeds completer beeld van hoe het klimaat zich de afgelopen duizenden jaren regionaal én wereldwijd heeft ontwikkeld.

Een bekend voorbeeld is de zogenaamde “hockeystickgrafiek” van klimaatwetenschapper Michael Mann, die laat zien dat de recente opwarming uitzonderlijk is in het licht van de afgelopen duizend jaar. Mann gebruikte voor zijn onderzoek data van boomringen en sinds circa 1850 instrumentmetingen.