Zo'n 700 jaar geleden, voordat de mensheid koolstof in de atmosfeer begon te pompen en het klimaat opwarmde, verkoelde de aarde in een eeuwenlang koelend evenement genaamd de kleine ijstijd.
Tegenwoordig, zo blijkt uit nieuw onderzoek, bevatten de diepten van de Stille Oceaan nog steeds herinneringen aan deze koudere tijd. Iets meer dan een mijl (2 kilometer) naar beneden wordt de Stille Oceaan een beetje koeler omdat de wateren die het laatst aan de oppervlakte waren tijdens de kleine ijstijd zich nu pas vermengen met diepere, warmere wateren.
Deze griezelige echo van temperaturen uit een vorig tijdperk is belangrijk voor moderne klimaatwetenschappers omdat het vermogen van de oceaan om warmte vast te houden van belang is voor wat er in de atmosfeer en op het land gebeurt, zei onderzoekonderzoeker Jake Gebbie, een fysieke oceanograaf bij Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts.
'Als we de klimaatverandering willen begrijpen,' vertelde Gebbie aan WordsSideKick.com, 'gaat het erom te proberen te bestuderen waar warmte en koolstof rond het aardsysteem bewegen.'
Diep duiken
Gebbie en zijn collega aan de Harvard University, Peter Huybers, hadden eerder ontdekt dat de diepe wateren van de Stille Oceaan inderdaad erg oud zijn. Onder ongeveer 1,5 mijl (2,5 km) onder het oppervlak, zagen de wateren van de diepe Stille Oceaan het oppervlak ongeveer 1000 jaar geleden voor het laatst, rapporteerden de onderzoekers in 2012. Wat dit betekent, zei Gebbie, is dat je hints van hoe het oceaanoppervlak in het verleden eruitzag door de diepe wateren van de oceaan te onderzoeken.
Het probleem is dat het moeilijk is om de onderste helft van de oceaan te bestuderen, zei Gebbie. Sinds 2002 heeft een internationaal consortium, het Argo-programma genaamd, drijvende instrumenten gebruikt om de temperatuur, het zoutgehalte en andere oceaanelementen over de hele wereld te meten; deze instrumenten gaan echter niet onder de 2 km. Het laatste wereldwijde diepgaande onderzoek was iets dat in de jaren negentig het World Ocean Circulation Experiment werd genoemd, zei Gebbie.
Met behulp van gegevens uit die enquête trainden Gebbie en Huybers een computermodel om de moderne circulatiepatronen van de oceaan na te bootsen. Om naar historische patronen te kijken, hadden ze ter vergelijking wat echte gegevens nodig. Gelukkig hadden ze het in het allereerste moderne oceanografische onderzoek: dat van de HMS Challenger halverwege de jaren 1870.
Nieuw leven voor oude data
De HMS Challenger was een Brits onderzoeksschip dat tussen 1872 en 1876 70.000 zeemijl (130.000 km) aflegde voor een expeditie. De bemanning van de Challenger liet periodiek thermometers op touwen vallen tot minder dan 2 km. Gebbie en Huybers moesten deze gegevens enigszins corrigeren, omdat de druk in de diepe oceaan het kwik in een oude thermometer kan samenpersen, waardoor de metingen scheef komen te staan.
Uit die correcties bleek dat de Atlantische Oceaan de afgelopen 125 jaar op alle dieptes is opgewarmd, terwijl de Stille Oceaan een afkoelende trend in de 20e eeuw vertoont die begint tussen 1,1 en 1,6 mijl (1,8 en 2,6 km) diep, rapporteerden de onderzoekers in de Jan 4 nummer van het tijdschrift Science.
De precieze hoeveelheid koeling is nog niet duidelijk, maar het is klein, vonden de onderzoekers, waarschijnlijk tussen 0,036 graden en 0,144 graden Fahrenheit (0,02 graden en 0,08 graden Celsius). Die cijfers zijn voorlopig, zei Gebbie, en de onderzoekers zijn van plan de gegevens nader te bekijken om ze nauwkeuriger te maken.
Toch is het temperatuurverschil tussen de wateren van de Atlantische Oceaan en de Stille Oceaan logisch, zei Gebbie. De wateren van de Atlantische Oceaan vermengen zich gemakkelijker dan die van de Stille Oceaan. Dit komt gedeeltelijk omdat koude, dichte wateren de Atlantische Oceaan binnenkomen vanuit zowel de Zuid- als de Noordpoolgebieden, zei Gebbie. Dit water zakt vrij snel naar de bodem, waardoor het snel moet karnen. De Stille Oceaan is groter en wordt helemaal niet aangevuld vanuit het noorden, dus het diepe water blijft langer bij de bodem hangen.
Dat betekent dat ook oude klimaatpatronen langer blijven hangen. In dit geval, zei Gebbie, wordt de afkoelingstrend veroorzaakt door de vermenging van oud oppervlaktewater uit twee verschillende periodes. De eerste is de Middeleeuwse Warme Periode, een zwoele periode tussen ongeveer 950 en 1250 na Christus. Op meer dan anderhalve kilometer diep worden de wateren die aan de oppervlakte waren tijdens de Middeleeuwse Warme Periode nu vervangen door koelere wateren uit de Kleine Ijstijd.
Dit alles wordt echter enorm overschaduwd door de moderne opwarming, zei Gebbie. Het verschil in temperatuur van het oceaanoppervlak van de middeleeuwse warme periode tot de kleine ijstijd was ongeveer 0,72 graden F (0,4 graden C) over 900 jaar, zei hij. Ter vergelijking: de temperatuur van het zeeoppervlak is sinds 1901 met 1,5 graden F (0,8 graden C) gestegen, volgens gegevens van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Klimaatwetenschappers zullen in de toekomst eeuwenlang geen hints kunnen zien van de middeleeuwse warme periode of de kleine ijstijd in Pacific-gegevens, zei Gebbie; het zal allemaal zijn weggevaagd door de effecten van de opwarming van de 20e eeuw.
Desalniettemin zijn de bevindingen voor vandaag belangrijk. Door rekening te houden met de diepe oceaan, kunnen klimaatmodellen betere schattingen ontwikkelen voor toekomstige klimaatverandering, zei Gebbie.
'Als je echt de bodem wilt opzoeken van klimaattrends op de lange termijn, decennia en langer', zei hij, 'kun je de diepe oceaan niet negeren.'
