Klimaat van vroeger helpt voorspellers straks

Onlangs bleek weer uit onderoek van o.a. het KNMI dat de huidige klimaatmodellen nog niet goed in staat zijn om de opwarming gedurende de laatse decennia in Nederland te voorspellen. Ze moeten dus beter worden geijkt aan klimaatveranderingen in het verleden. Maar helaas beschikken we nog maar 300 jaar over echte thermometers.

Als we (heel veel) verder terug willen kijken, moet dat dus met kwantitatieve klimaatreconstructies uit het geologische verleden. Zeeonderzoeker Sinninghe Damste van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek van NWO volgt hierbij een originele weg: met zijn groep bekijkt hij de fossiele resten van bodembacteriën in boorkernen van de zeebodem in de uitstroomgebieden van rivieren.

Fossiele moleculen
Sinninghe Damste kijkt dus niet naar de klassieke grote fossielen, maar naar zogenaamde chemische fossielen. In dit geval zijn dat hele specifieke membraanlipiden (vet-achtige stoffen) van bodembacterien, die moeten worden bepaald met chemische methoden om zichtbaar te worden gemaakt. Acht jaar geleden vond hij deze stoffen voor het eerst in een Drents veen. “Uit analyses daarna van landbodems van over de hele wereld bleek dat deze lipiden overal voorkomen”.

Maar de moleculen zijn niet altijd precies gelijk; de molecuulstructuur van de lipiden vertoont namelijk subtiele variaties die nauw samenhangen met de omgevingstemperatuur, zo bleek uit een eerdere studie van het NIOZ lab. Over een temperatuurgradiënt in het veld verschillen de moleculen in de mate van moleculaire vertakking door methylering van de vetzuurketens en de mate waarin er (cyclopentaan-) ringstructuren in het molecuul zijn ingebouwd. Als uit nieuwe studies bekend wordt welke bodembacteriën deze molecuulstructuren maken en als het lukt om deze bacteriënstammen ook uit bodemmonsters te isoleren, dan kunnen er laboratoriumstudies worden opgezet om dit nu nog correlatieve temperatuur-structuur verband om te zetten in een bewezen oorzakelijke relatie.

Landdata in Zee
Doordat de rivieren (land-)bodemmateriaal met membraanlipiden uitspoelen en meenemen naar zee waar het materiaal jaar na jaar met regelmaat wordt afgezet op de plaats waar de stroomsnelheid sterk daalt, is de zeebodem een ook een prachtig archief van klimaatveranderingen op het land. De moleculen worden in het zuurstofloze zeesediment nauwelijk afgebroken en worden dus in hun oorpronkelijke vorm geconserveerd.

Door de analyse vaan boorkernen kunnen Sinninghe Damsté en zijn medewerkers nu al tot maar liefst 55 miljoen jaar terugblikken. “Dat is nog maar 10 miljoen jaar af van het uitsterven van de dino’s aan het einde van het ook warme krijttijdperk en we verwachten eigenlijk nog wel verder terug in de tijd te kunnen gaan”.

Het onderzoeksvoorstel werd zo goed beoordeeld dat de European Research Council (ERC) het honoreert met een bedrag van maar 2,5 miljoen Euro. Hiervoor zullen op Texel en in Utrecht jonge wetenschappers met nieuwe ‘state of the art’ apparatuur aan het werk gaan met als doel: publicaties in toptijdschriften die moeten bijdragen aan een betere klimaatvoorspelling voor de komende eeuw.