Klimaatverandering | ijstijden en milanković-cycli

IJstijden en Milanković-cycli

1rightarrow blue.svg Zie voor meer informatie over cyclische klimaatveranderingen het artikel Milanković-parameters.

Het Pleistoceen is een ijstijd die uit grote en kleine glacialen bestaat die afgewisseld worden met interglacialen. Glacialen treden op met een periodiciteit die bepaald wordt door de Milanković-cycli. De Milanković-cycli bestaan uit drie periodes die ongeveer 100.000, 41.000 en 26.000 jaar duren. Het geologisch tijdvak waarin wij leven wordt het Holoceen genoemd. Dit is eigenlijk te beschouwen als het laatste interglaciaal: een geologisch gezien vrij korte, warme periode van ongeveer 10.000 tot 30.000 jaar tussen twee glacialen in. Zo'n 11.000 jaar geleden eindigde het laatste glaciaal.

De oorzaken van de periodiciteit van de glacialen zijn een combinatie en interferentie van de effecten van de ellipticiteit van de aardbaan, de excentriciteit van de aardbaan en de precessie van de aardas. De baanvariaties zijn het gevolg van de storende zwaartekrachtsvelden van de planeten Jupiter en Saturnus op de aardbaan. De precessie van de aardas wordt veroorzaakt door getijdenvelden van de Zon en de Maan. Vermoedelijk heeft de aardas in het Precambrium zelfs een hoek van 54 graden met vlak van de aardbaan gehad. Daardoor was het verschil tussen de seizoenen op hogere breedtegraden veel groter dan tegenwoordig.

Door deze baanvariaties en precessiebewegingen wordt op bepaalde plaatsen op aarde soms meer en soms minder zonne-energie van het zonlicht ingevangen. Bovendien is er een versterkend effect: als er veel ijs is op een bepaalde plaats wordt meer zonlicht de ruimte in gereflecteerd, waardoor het kouder wordt en er weer meer ijs ontstaat. Het omgekeerde proces versterkt zichzelf ook: als eenmaal het ijs gemiddeld over een aantal jaren vermindert dan wordt er meer zonnestraling geabsorbeerd door de landmassa's op aarde en wordt het weer warmer. Daardoor smelten de gletsjers en de sneeuw weer sneller. Ten gevolge daarvan varieert het albedo van de Aarde.

Atmospheric CO2 with glaciers cycles.png

In bovenstaande figuur is de kooldioxideconcentratie in de atmosfeer weergegeven over de afgelopen 650.000 jaar. De concentraties zijn gemeten in ijskernen verzameld door het Vostokstation op de Zuidpool. In deze afbeelding is de 100.000-jarige periodiciteit van de Milanković-cycli duidelijk zichtbaar. Verder valt het op dat er veel ruis op het signaal zit waardoor fijnere details onzichtbaar zijn. Het is niet bekend waardoor deze ruis veroorzaakt wordt.

Vostok 420ky 4curves insolation.jpg

In deze figuur zijn de gegevens uit verschillende bronnen gecombineerd om een optimaal beeld te krijgen van de klimatologische ontwikkelingen over de afgelopen 400.000 jaar. Er is bovendien een berekende instralingscurve toegevoegd. De gegevens van de gemeten kooldioxide- en methaanconcentraties lijken te suggereren dat glacialen abrupt eindigen en langzaam hun intrede doen. IJskernen met jaargelaagdheid in de Groenlandse ijskap waarin het laatste deel van het vorige interglaciaal, het Eemien bewaard was, suggereren dat het klimaat binnen enkele tientallen jaren omsloeg van een interglaciale naar een glaciale modus. De gegevens van de zuurstof-18 concentraties in sedimenten geven vooral informatie over het zeeniveau in dezelfde periode. Deze gegevens lijken de 26.000- en 41.000-jarige cycli ook weer te geven. Blijkbaar lopen de gemiddelde temperatuur op aarde, het zeeniveau en de instraling van de Zon, zoals ze hier zijn gepresenteerd, niet helemaal synchroon.

Door extrapolatie van de Milanković-cyclus verwachten sommige klimatologen dat het huidige interglaciaal eindigt over 15.000 à 20.000 jaar. De huidige cyclus lijkt namelijk zeer veel op die van ongeveer 400.000 jaar geleden, waarin de meeste onderzoekers het Holsteinien plaatsen (MIS 11). Echter, volgens anderen zou het volgende minimum van de gemiddelde temperatuur op aarde al binnen 6.000 tot 10.000 jaar bereikt kunnen worden. Dan zullen de poolkappen weer sterk groeien waardoor de zeespiegel weer tientallen meters daalt, de Noordzee droogvalt en gedeeltelijk bedekt wordt met sneeuw en ijs.