Wat bomen ons vertellen - Valerie Trouet (hoofdstuk 7)

7.
Wind of Change
De eerste min of meer betrouwbare thermometer werd in 1641 uitgevonden
door Ferdinand II de’ Medici, de groothertog van Toscane en een student
van Galileo Galilei. Geprikkeld door zijn succes zetten Ferdinand en
zijn broer een netwerk van elf meteorologische stations in Italië en naburige
landen op. De stations werden vanaf 1654 bemand door monniken en
jezuïtische priesters die jarenlang om de drie of vier uur de thermometers
aflazen. Maar in 1667 hief de Katholieke Kerk het grootste deel van dit
vroege netwerk op omdat ze stelde dat alleen de Bijbel mocht worden gebruikt
om de natuur te interpreteren; instrumentele lezingen waren uit
den boze. Slechts twee stations bleven tot 1670 fungeren. Gelukkig werden
in het midden van Engeland temperatuurmetingen uitgevoerd sinds
1659, slechts vijf jaar na de eerste serieuze inspanningen van de Medici’s,
en zij hebben de tand des tijds doorstaan. Het instrumentele archief voor
Midden-Engeland is dan ook de langste ononderbroken reeks temperatuurmetingen
ter wereld. In de Verenigde Staten is men pas in 1743 met
temperatuurmetingen begonnen, in Boston. Op het zuidelijk halfrond is
er slechts één archief ouder dan 1850: dat van Rio de Janeiro, waar vanaf
1832 de temperaturen zijn bijgehouden. Pas in het begin van de twintigste
eeuw kwam een wereldwijd netwerk van betrouwbare temperatuurmetingen
van de grond, en zelfs voor de twintigste eeuw zijn er grote geografische
lacunes in het netwerk. Zo zijn de temperatuur- en neerslaggegevens
uit Kigoma die Kristof en ik tijdens onze veldcampagne in Tanzania
met de hand hadden overgeschreven pas vanaf 1927 bijgehouden. Een ander
probleem met het instrumentele klimaatarchief is het feit dat we het
klimaat pas wereldwijd zijn gaan meten op het moment waarop we er invloed
op begonnen uit te oefenen. Tegen de tijd dat we in het begin van de
twintigste eeuw een wereldwijd meteorologisch netwerk hadden opgezet,
Wind of change 97
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 97 2/04/20 15:12

was de industriële revolutie – en daarmee de almaar toenemende verbranding
van fossiele brandstoffen en uitstoot van broeikasgassen in de
atmosfeer – al een heel eind op streek.
Broeikasgassen zoals CO 2
houden warmte vast, waardoor die niet
naar de ruimte kan ontsnappen. Het is alsof uitwasemingen van CO 2
de
aarde omgeven, opwarmen en steeds dikker worden naarmate er meer
fossiele brandstoffen worden verbrand. Sinds het begin van de industriële
revolutie aan het einde van de achttiende eeuw heeft dit geleid tot een versterking
van het natuurlijke broeikaseffect en een stijging van de temperaturen
aan het aardoppervlak: de opwarming van de aarde. Dankzij het
proxyarchief dat de ijskernen uit Antarctica hebben opgeleverd, kunnen
we deze toename van CO 2
-concentraties in de atmosfeer plaatsen in de
context van bijna een miljoen jaar. Onderzoekers hebben diep in de Antarctische
ijskap geboord en de hoeveelheid CO 2
in de luchtbellen in de
steeds ouder wordende ijslagen gemeten. Het resultaat van dat onderzoek
vertelt ons dat de concentratie CO 2
in de atmosfeer tegenwoordig bijna
40 procent hoger ligt dan in welke periode in de voorafgaande 800.000
jaar dan ook. Omdat de meeste meteorologische stations pas na de start
van de industriële evolutie zijn opgericht, zijn de klimaatgegevens die we
met onze instrumenten hebben vastgelegd beïnvloed door een door de
mens versterkt broeikaseffect. We hebben geen instrumentele gegevens
over het klimaat in zijn meer natuurlijke staat, voordat we zijn begonnen
de atmosfeer in een broeikas te veranderen. We hebben paleoklimatologische
proxy’s nodig om te begrijpen hoe het ‘natuurlijke’, niet door grootschalige
menselijke bemoeienis beïnvloede klimaat eruitzag.
Paleoklimatologische proxy’s hebben ons geleerd dat het klimaat van de
aarde een complex en van nature variabel systeem is en dat het niet alleen
reageert op kunstmatige veranderingen in de broeikasgasconcentraties in
de atmosfeer maar ook op veranderingen in de baan van de aarde, de
straling van de zon en vulkanische activiteit. Als de positie van de aarde
ten opzichte van de zon verandert als gevolg van wijzigingen in zijn elliptische
omloopbaan of in de helling van de aardas, verandert de hoeveelheid
zonnestraling die de aarde bereikt. Aangezien de zon de belangrijkste
bron van warmte op aarde is, leiden dergelijke veranderingen in de
aardbaan tot veranderingen in de wereldwijde temperaturen. Baanvaria-
98 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 98 2/04/20 15:12

ties zijn van nature cyclisch en ze verlopen langzaam: ze beïnvloeden het
klimaat op aarde over perioden van 100.000, 40.000 en 20.000 jaar. Hoewel
het proces langzaam verloopt, is het zeer krachtig. Het heeft zo’n sterke
invloed op de temperatuur op aarde dat het verantwoordelijk is voor
het ontstaan van ijstijden. Koude ijstijden (of glacialen) wisselen af met
warmere perioden (of interglacialen) op tijdschalen van zo’n 100.000 jaar,
en deze reguliere en herhaalde afwisseling is prachtig vastgelegd in oceaansedimenten
en het Antarctische ijskernarchief. We bevinden ons momenteel
in een interglaciale periode, het holoceen, dat zo’n 11.650 jaar geleden
is begonnen. Aangezien interglacialen tussen de 10.000 en 50.000
jaar duren, zullen we – gezien de variaties in de aardbaan en de aardashelling
– in de toekomst onvermijdelijk weer in een ijstijdklimaat belanden.
Maar... door het recentelijk versterkte broeikasgaseffect en de opwarming
van de aarde die daar het gevolg van is, is het goed mogelijk dat onze miljoen
jaar oude ijstijdengeschiedenis verstoord raakt.
Naast veranderingen in de aardbaan kan ook de hoeveelheid straling
die van de zon zelf afkomstig is in de loop van de tijd veranderen en de
temperatuur op aarde beïnvloeden. De hoeveelheid zonnestraling varieert
in cycli die in lengte uiteenlopen van enkele decennia tot enkele eeuwen
– veel korter dan de aardbaancycli. De zonnestraling creëert isotopen
in de aardatmosfeer, alternatieve vormen van eenzelfde chemisch element
die van elkaar verschillen in atoomgewicht maar niet in chemische
eigenschappen. Zo ontstaat beryllium -10 (Be10), de radioactieve isotoop
van beryllium (Be9) met een halfwaardetijd van meer dan een miljoen
jaar, onder invloed van krachtige uitbarstingen van zonnestraling. Atmosferisch
Be10 zit ingevangen in luchtbellen in de sneeuw- en ijslagen van
Groenland en Antarctica, en Be10-pieken in gedateerde ijskernen kunnen
we gebruiken als proxy voor de activiteit en cycliciteit van de zon in
vroegere tijden. We kunnen fluctuaties in de zonnestraling ook schatten
op basis van zonnevlekken – gebieden met lagere temperaturen – op het
oppervlak van de zon. Als er minder zonnevlekken zichtbaar zijn, is de
zon minder magnetisch actief en verzendt hij minder straling naar de
aarde. Zonnevlekken zijn soms groot genoeg om met het blote oog te zien
en vroegmoderne wetenschappers hebben vanaf de jaren tien van de zeventiende
eeuw met behulp van telescopen zonnevlekken geobserveerd.
Het archief van meer dan vierhonderd jaar aan zonnevlekobservaties
Wind of change 99
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 99 2/04/20 15:12

fungeert als proxy voor de zonnestraling. De gegevens laten zien dat het
aantal zonnevlekken en de daaraan gerelateerde zonnestraling een regelmatige
cyclus van elf jaar kennen. Dit waren de cycli waar Douglass naar
op zoek was toen hij voor het eerst naar jaarringen begon te kijken. Maar
deze cycli hebben slechts een subtiele invloed op het klimaat op aarde.
Belangrijker zijn de langere, meerdere decennia bestrijkende perioden
waarin de activiteit van zonnevlekken onderdrukt is, bijvoorbeeld tijdens
het maunderminimum, dat genoemd is naar het astronomenechtpaar
Annie en Edward Maunder, tijdgenoten van Douglass. In de zeventig jaar
tussen 1645 en 1715 namen astronomen veel minder zonnevlekken op het
oppervlak van de zon waar dan in enige periode daarvoor of daarna. Ironisch
genoeg komt dit zeventig jaar durende maunderminimum bijna
precies overheen met de regering van Lodewijk XIV, de Zonnekoning in
Frankrijk (1643-1715).
Vulkanische activiteit is de derde belangrijke kracht achter natuurlijke
klimaatveranderingen. Als een grote vulkaan uitbarst, en vooral als dat
met een enorme explosie gepaard gaat, kan hij as de atmosfeer in spuwen
en grote hoeveelheden aerosols uitstoten, fijne deeltjes die zich door de
lucht verspreiden, zoals zwaveldioxide (SO 2
). In de loop van enkele weken
tot maanden wordt deze zwaveldioxide omgezet in zwavelzuur
(H 2
SO 4
). Als deze zwavelhoudende aerosols eenmaal zijn gevormd, worden
ze verspreid door de stratosfeer (het bovenste deel van de atmosfeer),
waar ze soms jarenlang blijven hangen. Dergelijke sluiers van vulkanische
aerosols kunnen voorkomen dat een deel van de zonnestraling het aardoppervlak
bereikt, wat tot lagere temperaturen leidt. Het effect van vulkanische
aerosols is dan ook tegenovergesteld aan dat van broeikasgassen:
vulkanische stofdeeltjes warmen het aardoppervlak niet op, maar blokkeren
de zonnestraling, waardoor de temperaturen op aarde tot wel twee
jaar na een eruptie kunnen dalen. Uitbarstingen van tropische vulkanen,
waarvan de aerosols zich het gemakkelijkst door de hele stratosfeer verspreiden,
hebben doorgaans een groter wereldwijd effect op het klimaat
dan uitbarstingen van vulkanen op hogere breedtegraden; en krachtige
erupties hebben meer impact dan zwakkere erupties. Het afkoelende effect
van vulkaanuitbarstingen op het klimaat van de aarde kan van korte
duur zijn – hooguit een paar jaar – maar wel dramatische vormen aannemen.
Toen de Pinatubo, een vulkaan op de Filipijnen vlak bij de evenaar,
100 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 100 2/04/20 15:12

in juni 1991 tot uitbarsting kwam, stootte hij een aswolk vijfendertig kilometer
de lucht in, tot diep in de stratosfeer. Tijdens de vijftien maanden
na de Pinatubo-uitbarsting daalde de gemiddelde temperatuur wereldwijd
met ongeveer 0,5 graden Celsius. De abrupte afkoeling als gevolg
van de uitbarsting vond haar weerslag in temperatuurgevoelige jaarringarchieven
over heel de wereld. Daaruit blijkt dat we aan de hand van
deze archieven het jaar en de heftigheid van vulkaanuitbarstingen uit het
verleden kunnen bepalen en hun invloed op het klimaat analyseren.
Ons inzicht in de wijze waarop deze drie krachten – veranderingen in
aardbaan, zonnestraling en vulkanische activiteit – in het verleden gezamenlijk
van invloed zijn geweest op het klimaat, is vooral met betrekking
tot de afgelopen pakweg duizend jaar sterk verbeterd. Het beeld van de
natuurlijke klimaatveranderingen in deze periode kwam voor het eerst
naar voren in een grafiek van de Engelse klimatoloog Hubert Horace
Lamb in 1965 (fig. 9). Lambs grafiek verbeeldt duizend jaar aan temperatuurvariatie
in Midden-Engeland en getuigt onder meer van een klimaattransitie
in Europa tijdens de overgang van de middeleeuwen naar de renaissance
en het tijdperk der ontdekkingsreizen. In de periode die moderne
wetenschappers de middeleeuwse klimaatanomalie hebben
genoemd (Lamb sprak van de middeleeuwse warmteperiode), van ca. 900-
1250 n.Chr., waren de temperaturen relatief hoog. Ze daalden echter aanzienlijk
in de daaropvolgende kleine ijstijd, ca. 1500-1850 n.Chr., waarin er
meer vulkanen tot uitbarsting kwamen, de zon iets in kracht afnam (bijvoorbeeld
tijdens het maunderminimum) en de verhouding tussen de
zonne-energie die de aarde bereikte en weer verliet verschoof. In tegenstelling
tot ‘echte’ ijstijden was de kleine ijstijd niet het gevolg van veranderingen
in de aardbaan. Hij was bovendien minder streng, minder aanhoudend
koud en minder algemeen. Lambs kleine ijstijd eindigde halverwege
de negentiende eeuw, toen de opkomende industrialisatie tot een
gestage stijging van de temperaturen leidde.
Wind of change 101
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 101 2/04/20 15:12

De vermicellisliert
900–1965 n.Chr.
Schatting van Hubert Lamb, 1965
Warmer
KLEINE
IJSTIJD
MIDDELEEUWSE
Kouder
WARMTEPERIODE
1000n.Chr. 1200 1400 1600 1800 2000
De hockeystick
Temperatuur noordelijk halfrond in vergelijking met gemiddelde temperatuur (1961–1990)
Reconstructie (1000–1980) Instrumentele data (1902–1998)
+1°C
Relatieve temperatuur
1998
+0.78°
0
-1°C
1000n.Chr.
1200 1400
1600 1800 2000
De spaghettischotel
Temperatuur noordelijk halfrond in vergelijking met gemiddelde temperatuur (1961–1990)
Diverse reconstructies (700–1995) Instrumentele data (1856–2005)
+1°C
Relatieve temperatuur
2005
+0.52°
0
-1°C
800n.Chr.
1000 1200 1400 1600 1800 2000
Figuur 9: Hubert Horace Lamb gaf in 1965 een overzicht van de klimaatveranderingen in de
afgelopen duizend jaar, met onder meer een grafiek (hier in aangepaste versie, boven) die
hoge temperaturen tijdens de middeleeuwen, een koude kleine ijstijd en opnieuw hogere
temperaturen tot in de twintigste eeuw liet zien. Wetenschappelijke visualisaties van duizend
jaar van wereldwijde temperatuurveranderingen zijn sindsdien sterk verbeterd. David Frank
noemde het de ontwikkeling van ‘een vermicellisliert naar een hockeystick naar een spaghettischotel’.
102 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 102 2/04/20 15:12

Een halve eeuw paleoklimatologisch onderzoek heeft Lambs baanbrekende
grafiek van duizend jaar temperatuursverandering verder verfijnd.
David Frank, mijn compagnon in mijn Pyreneeëncampagne, betitelde
deze progressie als de ontwikkeling van ‘een vermicellisliert naar een hockeystick
naar een spaghettischotel’. Lambs grafiek heeft inderdaad iets
weg van een vermicellisliert, maar bleef de standaardweergave tot de laatste
jaren van de vorige eeuw, toen ze werd vervangen door de hockeystick,
die op meer gegevens en computerberekeningen was gebaseerd. Na
de politieke controverse die door de hockeystick was veroorzaakt, begonnen
veel meer onderzoeksgroepen de wereldwijde temperaturen uit het
verleden te reconstrueren. Daarbij gooiden ze steeds meer gegevens,
steeds meer computerkracht en een mix van methodologische vernieuwingen
in de strijd. Het resultaat is een ‘spaghettischotel’ van temperatuurreconstructies
die sommige perioden als vergelijkbaar weergeven –
zoals de warme elfde eeuw en de ongekend warme twintigste eeuw –
maar voor andere eeuwen een breder scala aan mogelijkheden, en
daarmee behoorlijk wat onzekerheid, tonen.
Toen we nog allebei bij het WSL werkten, betrok David me bij een
project dat orde probeerde te scheppen in deze spaghettischotel van reconstructies.
We deden dat door elk van de individuele spaghettislierten
(of temperatuurreconstructies) aan alle mogelijke combinaties van methoden
te onderwerpen, wat een set van meer dan tweehonderdduizend
reconstructies opleverde. Op het eerste gezicht leek deze benadering de
verstrengeling van de slierten alleen maar complexer te maken, maar achter
deze krankzinnige onderneming stak wel degelijk een gedachte. Er
doemde namelijk een patroon op dat ons in staat stelde een inschatting te
maken van de meest waarschijnlijke temperatuurverschillen in het afgelopen
millennium. We ontdekten dat de meest recente periode van de set
reconstructies, die eindigde in het jaar 2000, hoogstwaarschijnlijk zo’n
0,25 graden Celsius warmer was dan de warmste periode van de middeleeuwse
klimaatanomalie 32 en ongeveer 0,7 graden Celsius warmer dan de
koudste periode van de kleine ijstijd 33 . Uit de reconstructieset bleek dat
de middeleeuwen warmer waren dan de kleine ijstijd, maar lang niet zo
32 1071-1100 n.Chr.
33 1601-1630 n.Chr.
Wind of change 103
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 103 2/04/20 15:12

warm als vandaag. Daarbij moet worden opgemerkt dat elk jaar sinds
2000 warmer is geweest dan het jaar 2000, het laatste jaar van de reconstructie.
Daardoor is de huidige, meest recente periode (die eindigt in
2016) nog eens bijna 0,5 graden Celsius warmer dan de warmste periode
van de reconstructieset 34 . De temperatuurverschillen in de studie – 0,25
graden, 0,5 graden en 0,7 graden – lijken misschien klein, maar ik was erdoor
overdonderd toen ik ze voor het eerst zag. Tot mijn verbijstering besefte
ik dat de aarde in de afgelopen zeventien jaar (2000-2016) meer was
opgewarmd dan hij in de vijfhonderd jaar tussen het maximum tijdens de
middeleeuwse klimaatanomalie en het minimum tijdens de kleine ijstijd
was afgekoeld.
Bovendien is de opwarming van de laatste decennia onmiskenbaar
een wereldwijd fenomeen: naar welke spaghettireconstructie je ook kijkt,
je ziet altijd opwarming. Dit was anders bij de overgang van de middeleeuwse
klimaatanomalie naar de kleine ijstijd, die niet overal op dezelfde
wijze of op hetzelfde moment plaatsvond. De kleine ijstijd begon in het
noordpoolgebied bijvoorbeeld veel eerder (ca. 1250 n.Chr.) dan op lagere
breedtegraden, zoals de Europese Alpen (ca. 1500 n.Chr.). En terwijl de
kleine ijstijd in de meeste gebieden voor lagere temperaturen zorgde,
werd hij in andere gebieden meer gekenmerkt door nattigheid dan door
koude. In het Atlasgebergte in Marokko, helemaal in het noordwesten
van Afrika, begon de kleine ijstijd bijvoorbeeld rond 1450 n.Chr. Daar
staan meer dan vijfhonderd jaar oude atlasceders, waarvan de jaarlijkse
groei wordt beperkt door de hoeveelheid beschikbaar vocht. Hun jaarringen
vertellen ons dat de kleine ijstijd hier vooral een natte periode was.
Ik heb het bos met atlasceders niet zelf bezocht, maar dat staat wel nog
op mijn verlanglijstje. De atlasceders in Marokko behoren tot de oudste
bomen in Afrika en hebben duidelijke jaarringen, die niet alleen uiterst
geschikt zijn voor kruisdatering maar ook een betrouwbare graadmeter
vormen voor de hoeveelheid neerslag die er gevallen is. Voor een dendrochronoloog
zijn dat heel aantrekkelijke eigenschappen en veel onderzoeksteams
hebben in de loop der jaren de ceders bezocht en bemon-
34 Deze berekening is gebaseerd op het verschil in de gemiddelde jaartemperaturen op
het noordelijk halfrond in 1987-2016 en in 1971-2000, volgens het GIStemp (Goddard
Institute for Space Studies Surface Temperature Analysis).
104 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 104 2/04/20 15:12

sterd. Tot dusverre heeft nog niemand echter de 1 meterboor gehanteerd
om de kern van deze mastodonten te bereiken, die wel een doorsnee van
drie meter kunnen hebben. Toen Jan Esper en zijn team in 2002 de bomen
bemonsterden, lang voor onze samenwerking in de Pyreneeën en in
Griekenland, haalden ze een kern met 1025 jaarringen uit een boom.
Maar hun 60 centimeterboor had de kern van de stam niet bereikt, zodat
ze de oudste ringen van de boom nog niet konden onderzoeken. Volgens
Jan zijn enkele bomen zeker 1300 of 1400 jaar oud, zodat we aan de hand
van hun jaarringen de duizendjarige jaarringchronologie van de atlasceders
naar achteren kunnen verlengen tot voorbij de middeleeuwen; als we
die binnenste ringen maar konden bereiken.
De groei van atlasceders wordt beperkt door droogte in de lente: ze
hebben lekker brede ringen als het nat is en afschuwelijk smalle ringen als
het droog is. Hun jaarringchronologie fungeert als een meer dan duizend
jaar lang archief van de droogte in Marokko. De oudste pakweg vierhonderd
ringen van de bomen zijn opmerkelijk smal, wat wijst op een ernstige
en langdurige droogte in de middeleeuwen. Vanaf ongeveer 1450 krijgen
de bomen veel meer vocht, tot ongeveer 1980, wanneer een nieuwe
ernstige droogteperiode inzet. Deze recente droogteperiode, die nog
steeds voortduurt, heeft invloed uitgeoefend op de regionale landbouw
en het toerisme en vormt een bedreiging voor de cederbossen. Deze bossen
hebben al eeuwenlang te lijden van overexploitatie, overbegrazing en
herhaaldelijke bosbranden en verkeerden al in een slechte staat voordat
meer dan dertig jaar geleden de recente droogteperiode begon. De droogte
is de fatale klap geweest voor veel atlasceders, die nu vermeld staan op
de rode lijst van bedreigde soorten van de IUCN 35 .
Toen ik bij Jan in het WSL ging werken, zo rond de tijd van onze expeditie
naar de Pyreneeën, wilde hij de Marokkaanse droogtereconstructie gebruiken
als basis voor een ‘droogtehockeystick’. Jan wilde kijken of hij de
droogtevariabiliteit op het noordelijk halfrond van de afgelopen duizend
jaar kon weergeven in één enkele grafiek, zoals de iconische hockeystick.
Alleen moest deze grafiek geen temperatuur weergeven maar de hoeveelheid
neerslag op het noordelijk halfrond. In die tijd bestond zo’n droogte-
35 International Union of Conservation of Nature and Natural Resources.
Wind of change 105
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 105 2/04/20 15:12

hockeystick nog niet, en hij bestaat nog steeds niet. Dat komt doordat regenval
en droogte van plaats tot plaats veel meer variëren dan de temperatuur
en ze moeilijker vast te leggen zijn door gemiddelden te berekenen.
Als je bijvoorbeeld de variabiliteit in de jaartemperatuur in Meknes,
een meteorologisch station in het Atlasgebergte, vergelijkt met die in Algiers,
bijna duizend kilometer naar het noordoosten aan de Middellandse
Zeekust, zie je dat ze sterk op elkaar lijken 36 . Warme jaren in Meknes zijn
doorgaans ook warm in Algiers. Koude jaren in Meknes zijn doorgaans
ook koud in Algiers. Maar de variabiliteit in jaarneerslag in Meknes vertoont
geen enkele relatie met die in Algiers 37 . Natte jaren in Meknes kunnen
in Algiers droog, gemiddeld of nat zijn. Er is geen enkele relatie. Als
je een grafiek tekent van grootschalige temperatuurtrends in de loop van
de tijd, zoals bij de hockeystick, kan het zinnig zijn om temperatuurgegevens
van plekken die achthonderd kilometer of meer van elkaar verwijderd
liggen te middelen omdat ze dezelfde variabiliteit vertonen. Het
middelen van neerslag- of droogtegegevens van plekken die zo ver uit elkaar
liggen is minder zinnig: als je gegevens middelt die geen relatie met
elkaar hebben, krijg je een vlakke lijn die nauwelijks informatie geeft. Met
dit in het achterhoofd stelde Jan voor met een kleiner geografisch gebied
te beginnen – een Europese droogtehockeystick – in plaats van het hele
halfrond, maar we wisten dat zelfs dat ontzettend moeilijk zou zijn. En er
waren een paar verzwarende omstandigheden die het probleem voor mij
alleen maar groter maakten: (a) ik had nog nooit eerder het Europese klimaat
bestudeerd en (b) ik had nog nooit paleoklimatologisch onderzoek
gedaan.
Voordat ik bij het WSL aan de slag ging, had ik jaarringen bestudeerd
in sub-Saharaans Afrika en in de Californische Sierra Nevada. Bij geen
van deze projecten had ik ook maar iets te maken gehad met het Europese
klimaat of zelfs maar met klimaatreconstructies. Het behoeft geen betoog
dat dit hele onderzoeksterrein mij boven de pet ging, maar dat wilde
ik niet laten merken. Ik maakte nu deel uit van een groep onderzoekers
die niet eens konden toegeven dat ze honger kregen tijdens het veldwerk,
36 De pearson-correlatiecoëfficient voor beide temperatuur-tijdreeksen is hoog en zeer
significant (r=0,66, p < ,001, 1961-2016).
37 De pearson-correlatiecoëfficient voor beide neerslag-tijdreeksen is laag en nietsignificant
(r=0,17, p > ,1, 1961-2016).
106 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 106 2/04/20 15:12

laat staan dat ze zouden zeggen dat ze iets niet wisten. In onze dagelijkse
en wekelijkse labbesprekingen strooiden Jan, David, Ulf en onze collega
Kerstin Treydte termen als ‘middeleeuwse klimaatanomalie’ en ‘kleine
ijstijd’ in het rond alsof het pepernoten waren. Ik weet nog dat ik stiekem
de termen opzocht op Wikipedia in mijn pogingen hen bij te houden.
Wat ik echt wilde doen was een groot bord boven mijn bureau hangen
met de tekst:
Middeleeuwse klimaatanomalie = 900-1250 n.Chr. = warm
Kleine ijstijd = 1500-1850 n.Chr. = koud
Maar daarmee zou ik me meteen in de kaarten laten kijken. Als je de belangrijkste
concepten van je vermeende onderzoeksgebied moet opzoeken
op Wikipedia, is dat niet bepaald de beste manier om verlost te worden
van je bedriegerssyndroom. Alsof dat nog niet erg genoeg was, moest
ik mijn collega’s ook nog enkele zeer fundamentele vragen over het Europese
klimaat stellen, zoals wat de belangrijkste motor achter de Europese
klimaatvariabiliteit is. Op de labs waar ik voorheen had gewerkt, wordt de
jaarlijkse klimaatvariabiliteit hoofdzakelijk beïnvloed door het El Niño
Southern Oscilation-systeem (ENSO), oftewel El Niño. Ik wist dat dit patroon
van interactie tussen de Grote Oceaan en de atmosfeer geen sterke
invloed op het Europese klimaat had, maar ik had geen idee wat dan wél
de belangrijkste factor was. Achteraf vind ik het zeer bewonderenswaardig
dat mijn collega’s me niet hebben toegeschreeuwd: ‘Het is de NAO,
idioot!’
De NAO, of North Atlantic Oscillation, is een aanduiding voor het systeem
van wipwappende (of oscillerende) luchtdrukverschillen tussen
twee grote luchtdrukcentra boven de Noord-Atlantische Oceaan: het
Azoren-hoog en het IJsland-laag (fig. 10A). De luchtdruk (of atmosferische
druk) is belangrijk omdat die verband houdt met weerpatronen: is
de luchtdruk laag, dan kun je doorgaans bewolkt, winderig en regenachtig
weer verwachten, terwijl je bij een hoge luchtdruk doorgaans met rustig
en zonnig weer te maken krijgt. Intuïtief gezien is het dan ook logisch
dat de luchtdruk boven de zonnige Azoren, ter hoogte van Portugal, vrijwel
altijd hoger is dan de luchtdruk boven het regenachtige IJsland. Maar
Wind of change 107
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 107 2/04/20 15:12

de verschillen in luchtdruk tussen het Azoren-hoog en het IJsland-laag
zijn in sommige jaren groter dan in andere. Het luchtdrukverschil is zeer
groot tijdens de positieve fases van de NAO, als het IJsland-laag nog lager
is dan normaal en het Azoren-hoog nog hoger dan normaal. Positieve
NAO-jaren vertegenwoordigen de ene positie van de wipwap, maar de
positie verandert tijdens negatieve NAO-fases, als de luchtdrukverschillen
tussen de twee gebieden klein zijn.
Het Azoren-hoog is een anticycloon, waarbij tropische lucht met de
klok mee naar het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan en vervolgens
naar Europa waait. Bij de cycloon van het IJsland-laag waait de wind
de andere kant op, tegen de klok in, en wordt lucht van de poolstreken
De Noord-Atlantische windmachine
60° 20°W 0° 20°O
GROENLAND
IJSLAND
SCANDINAVIË
IJSLAND
60°N
LAAG
Britse
Eilanden
SCHOTLAND
N A T
NOORD-
AMERIKA
STORMEN
VK
EUROPA
VS
ATLANTISCHE
OCEAAN
AZOREN
Azoren
HOOG
DROOG
MAROKKO
Middellandse Zee
20°
AFRIKA
0 1000 km
Schaal ter hoogte van evenaar
Figuur 10A: Het Europese weer is grotendeels afhankelijk van twee luchtdrukcentra boven
het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan: het Azoren-hoog en het IJsland-laag. Samen
fungeren ze als tandraderen in een reusachtige windmachine. Als het verschil in luchtdruk
tussen beide gebieden groot is, waaien winden op volle snelheid, waarbij ze zorgen voor
stormen op de Britse Eilanden en in Scandinavië, voor droogte in het westelijk deel van het
Middellandse Zeegebied en voor zacht weer in Centraal-Europa. Als de luchtdrukverschillen
klein zijn, draaien de tandraderen langzaam, zodat warme Noord-Atlantische winden Europa
niet kunnen bereiken. De Britse Eilanden zijn dan droger dan normaal en het westelijk deel
van de Middellandse Zee is dan natter dan normaal.
Aanwijzingen in bomen en stalagmieten
1049–1995n.Chr.
Nat
Middeleeuwse klimaatanomalie
~950–1430 n.Chr.
108 Wat bomen ons vertellen
Marokkaanse jaarringgegevens
Schotse stalagmietgegevens
Einde
Marokkaanse
droogteperiode
Droog
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 108 2/04/20 15:12

naar het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan en vandaar naar Europa
vervoerd. De twee luchtdrukcentra fungeren als tandraderen in de
Noord-Atlantische klimaatmachine; beide draaien op volle toeren tijdens
positieve NAO-fases, waarbij warme lucht van de Noord-Atlantische Oceaan
naar Europa wordt geblazen. Het krachtige IJsland-laag zorgt voor nat
en stormachtig weer op de Britse Eilanden en in Scandinavië; het krachtige
Azoren-hoog zorgt voor droog weer in het westelijk deel van de Middellandse
Zee en voor warm en zacht weer in Centraal-Europa. Het tegenovergestelde
gebeurt tijdens een negatieve NAO-fase, als zowel het Azoren-hoog
als het IJsland-laag zwakker is dan normaal. In negatieve
NAO-jaren zijn de Britse Eilanden droger dan normaal, wat nog altijd behoorlijk
nat is, en is het westelijk deel van de Middellandse Zee natter dan
normaal, wat nog altijd behoorlijk droog is. De tandraderen van de Noord-
Atlantische windmachine draaien langzaam, zodat warme Noord-Atlantische
winden Europa niet kunnen bereiken en de weg vrijgemaakt wordt
voor het binnendringen van koude lucht uit het noordoosten.
Nauwelijks gehinderd door mijn beperkte kennis van deze belangrijke aspecten
van het Europese klimaatsysteem begon ik aan mijn poging een
droogtehockeystick voor Europa te ontwikkelen. Met Jans duizendjarige
Marokkaanse droogtearchief in de hand ging ik op zoek naar Europese
droogtereconstructies van ruwweg dezelfde lengte om die met elkaar te
vergelijken 38 . De eerste horde die ik tegenkwam was het gebrek aan dergelijke
reconstructies. Doordat mensen in Europa eeuwenlang intensief
hout hebben gekapt, groeien er vrijwel geen oude bomen op het continent.
De oudste dendrochronologisch gedateerde boom, Adonis, is nauwelijks
ouder dan duizend jaar. En net als Adonis groeien de meeste oude
bomen in Europa op afgelegen en moeilijk bereikbare plekken, zoals
hoog in de bergen. Zodoende getuigen hun jaarringen normaal gesproken
niet van droogteverschillen, maar van temperatuurverschillen. Daarom
moest ik mijn onderzoek uitbreiden met andere proxy’s dan alleen
jaarringen en moest ik mijn comfortzone nog verder verlaten. Van de
38 Strikt genomen ligt Marokko natuurlijk niet in Europa, maar door zijn ligging in het
uiterste noordwesten van Afrika vertegenwoordigt het de klimaatvariabiliteit voor het
zuidwestelijk deel van het Middellandse Zeegebied.
Wind of change 109
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 109 2/04/20 15:12

De Noord-Atlantische windmachine
60° 20°W 0° 20°O
GROENLAND
SCANDINAVIË
STORMEN
IJSLAND
handvol Europese droogtereconstructies voor het afgelopen millennium
IJSLAND
kwam er slechts één overeen met het Marokkaanse atlascederarchief: een
stalagmietenarchief 60°N
uit een grot in Schotland. Net als jaarringen kunnen
LAAG
N A T
Britse
stalagmieten lagen vormen. In de Uamh Eilanden an Tartair-grot SCHOTLAND (‘Brullende grot’)
in het noordwesten van Schotland wordt elk VK jaar een nieuwe laag gevormd:
één stalagmietenlaag komt overeen met de groei
NOORD-
AMERIKA
EUROPA van een stalagmiet
in één jaar tijd. Andy Baker, een aardwetenschapper aan de Universiteit
van New South Wales, en zijn team hebben een kleine stalagmiet uit
AZOREN
VS
de grot meegenomen. Toen ze
Azoren
dat deden, was de stalagmiet nog geen
DROOG
Middellandse Zee
drieënhalve centimeter groot, maar hij groeide nog steeds en vormde nog
HOOG
ATLANTISCHE
OCEAAN
MAROKKO
steeds nieuwe lagen. De onderzoekers telden 1087 groeibanden in de stalagmiet
en ontdekten dat er, net als bij jaarringen, een relatie bestond tus-
20°
0 1000 km
AFRIKA
sen de dikte van deze banden enerzijds en de wintertemperatuur Schaal hoogte en van evenaar neerslag
boven de grot anderzijds. De stalagmiet groeide sneller en vormde de
dikste banden in warme, droge winters en smalle banden in koude, natte
winters.
Aanwijzingen in bomen en stalagmieten
1049–1995n.Chr.
Nat
Middeleeuwse klimaatanomalie
~950–1430 n.Chr.
Marokkaanse jaarringgegevens
Schotse stalagmietgegevens
Droog
Einde
Marokkaanse
droogteperiode
1000n.Chr. 1200 1400 1600 1800 2000
Figuur 10B: Stalagmieten kunnen een proxy van het winterklimaat bieden. Een vergelijking
tussen duizend jaar aan stalagmietgegevens uit Schotland en onze jaarringgegevens uit Marokko
laat een omgekeerde relatie zien: als het in Schotland natter was dan normaal, was het
in Marokko droger dan normaal, en andersom.
110 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 110 2/04/20 15:12

Het stalagmietenarchief van Uamh an Tartair was daarmee dus een meer
dan duizend jaar lange proxy van het winterklimaat in Schotland. Toen ik
dat archief vergeleek met de droogtereconstructie voor Marokko, ontdekte
ik een sterke omgekeerde relatie: als het in de afgelopen duizend jaar in
Schotland natter was dan normaal, was het in Marokko droger dan normaal,
en omgekeerd. Zo correspondeerde de lange middeleeuwse droogteperiode
in Marokko (ca. 1025-1450) met een nog nattere periode dan
gebruikelijk in Schotland. En toen Marokko rond 1450 natter werd, werd
Schotland droger (fig. 10B).
Toen ik Jan vertelde over de Schots-Marokkaanse wipwap die ik had
ontdekt, reageerde hij laatdunkend: doorgaans wantrouwen dendrochronologen
andere klimaatproxy’s zoals stalagmieten. Ja, we zijn verwend
door het werken met jaarringen. We kunnen veel monsters van een locatie
nemen, waardoor wij kruisdateringen kunnen uitvoeren en onze resultaten
dubbelchecken. We begrijpen behoorlijk goed hoe de relatie tussen
boomgroei en klimaat in elkaar zit. We hebben één jaarring en één
gegevenspunt voor elk jaar, zodat we door middel van een directe vergelijking
kunnen nagaan of onze jaarringen een goede proxy zijn voor instrumentele
klimaatvariabiliteit. Niet veel andere klimaatproxy’s hebben
deze pluspunten. ‘Eén miezerige stalagmiet, is dat alles wat je hebt? En de
datering ervan kan er een paar jaar naast zitten, maar je weet dat niet zeker
omdat je niets hebt om een kruisdatering mee uit te voeren? Pfft! Laat
me niet lachen!’ Dat was niet precies wat Jan zei, maar u begrijpt wat ik
bedoel.
Maar toen ik hem aan de hand van de grafiek liet zien dat natte perioden
in Schotland duizend jaar lang samenvielen met droogteperioden in
Marokko en andersom, veranderde Jan van gedachten. Dat was het moment
waarop we beiden realiseerden dat we iets belangrijks onder ogen
hadden, een nieuwe wetenschappelijke ontdekking. We zagen niet alleen
duizend jaar oscillatie tussen Schotland en Marokko maar ook de NAOoscillatie.
De Uamh an Tartair-stalagmiet is niet alleen een proxy voor de
neerslag in Schotland maar ook voor het IJsland-laag. En het jaarringarchief
van de atlasceders is niet alleen een proxy voor droogte in Marokko,
maar ook voor het Azoren-hoog. Door de proxy’s voor die twee tandraderen
in de NAO-klimaatmachine met elkaar te combineren hadden we een
duizendjarige reconstructie van de NAO ontwikkeld. We waren begonnen
Wind of change 111
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 111 2/04/20 15:12

met de ontwikkeling van een regionale droogtehockeystick maar stuitten
in plaats daarvan op de geschiedenis van een van de invloedrijkste klimaatverschijnselen
ter wereld. De smalle duizend jaar oude ringen die we
bij de Marokkaanse ceders hadden gemeten, vertelden ons niet alleen over
natte en droge perioden uit het verleden maar ook over de veel uitgebreidere
atmosferische mechanismen die eraan ten grondslag lagen en de
complexe wereldwijde klimaatmachine als geheel. Het enige wat we hoefden
te doen was heel aandachtig ons oor te luisteren leggen bij de bomen.
Onze reconstructie was de eerste die ver genoeg terugging in de tijd
om licht te werpen op de rol van de NAO bij het meest prominente kenmerk
van de Europese klimaatgeschiedenis: de overgang van de middeleeuwse
warmteperiode naar de kleine ijstijd. Ze toonde aan dat de NAO
voornamelijk positief was tijdens de middeleeuwen, maar na 1450 n.Chr.
overschakelde naar gemiddelder en negatievere NAO-fases (zie fig. 10).
We hadden de drijvende kracht achter de middeleeuwse warmteperiode
in Europa ontdekt: een hoofdzakelijk positieve NAO-fase die het Noord-
Atlantische windrad vol gas liet draaien en warme Atlantische lucht naar
Centraal-Europa transporteerde, wat leidde tot zachte winters, waardoor
de Europese landbouw, cultuur en bevolking konden bloeien. Na 1450
n.Chr. ging het rad trager draaien en werd het wispelturiger; dat moment
markeerde het begin van een kouder klimaat en de daarmee samenhangende
ontberingen van de kleine ijstijd.
De onthulling van het mechanisme achter de Europese warmte tijdens de
middeleeuwse klimaatanomalie was een belangrijke ontdekking in ons
vakgebied en we besloten ons manuscript op te sturen naar Nature, een
van de beste wetenschappelijke tijdschriften ter wereld. Nature publiceert
slechts zo’n 8 procent van de meer dan tienduizend artikelen die het elk
jaar ontvangt. Als de redacteur van Nature een manuscript interessant
vindt, stuurt hij of zij het door om het door vakgenoten te laten bekijken.
Zo niet, dan krijg je binnen twee weken een afwijzingsmail.
Voor auteurs die een manuscript opsturen naar Nature zijn die twee weken
zenuwslopend. Het NAO-manuscript was het eerste artikel dat ik ooit
naar een wetenschappelijk toptijdschrift had gestuurd. Er hing veel van af:
een ja of een nee kon mijn wetenschappelijke carrière maken of breken. Ik
was indertijd een postdoc, en een publicatie in Nature zou een eerste stap
112 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 112 2/04/20 15:12

kunnen zijn in de richting van een professoraat. Maar een afwijzing zou betekenen
dat ik de afgelopen twee jaar had besteed aan een niet al te baanbrekend
artikel. Nadat ik tien dagen lang obsessief mijn inbox had gecontroleerd,
ontving ik eindelijk de e-mail van Nature. Het was een nee:
Van: Patina@Nature.org
Aan: trouet@wsl.ch
Onderwerp: Nature-manuscript 2008-08-08011
Beste Dr. Trouet,
Zoals in onze vorige e-mail gemeld hebben we uw manuscript met de titel
‘Pervasive Positive North Atlantic Oscillation Mode Dominated the
Medieval Climate Anomaly’ ontvangen. Bedankt voor uw belangstelling.
Na een eerste evaluatie heeft onze redactieraad geoordeeld dat de resultaten
van breder belang zijn en relevant voor veel wetenschappelijke
disciplines. Het manuscript is goed geschreven, de grafische figuren
zijn van hoge kwaliteit en vertegenwoordigen een stap voorwaarts
in het begrip van het klimaatsysteem tijdens de middeleeuwse klimaatanomalie.
Helaas kunnen we uw onderzoek niet als oorspronkelijk beschouwen
aangezien we in ons nummer van 22 september een manuscript met de
titel ‘The European Medieval Climatic Anomaly was driven by the North
Atlantic Oscillation’ als brief zullen plaatsen. Deze onderzoeksvragen,
-resultaten en -implicaties blijken veel overeenkomsten te bezitten.
Wij erkennen dat enige overlap van onderzoeksinspanningen onvermijdelijk
is. Dit is in het bijzonder gebruikelijk binnen de medische en
levenswetenschappen. Hoewel hierdoor resultaten kunnen worden
bevestigd of weerlegd en het wetenschappelijk proces kan worden bevorderd,
kunnen wij vanwege de beperkte ruimte in Nature uw artikel
niet verder in overweging nemen. Wij feliciteren u met uw onderzoek
en wensen u geluk bij uw pogingen uw resultaten elders te publiceren.
Met vriendelijke groet,
Enraldi Patina
Redacteur Nature
Wind of change 113
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 113 2/04/20 15:12

Ik had me geestelijk voorbereid op een afwijzing, maar was verbijsterd
over de reden die de Nature-redacteur aanvoerde. Had een andere onderzoeksgroep
een vergelijkbaar manuscript ingediend? Was iemand ons te
snel af geweest? Meteen na het lezen van de e-mail stormde ik Jans kantoor
binnen om hem het nieuws te melden. David en Ulf, die vanuit hun
aangrenzende kantoren mijn luidkeelse misbaar konden horen, kwamen
al snel toelopen. Ik begon aan een speculatieve tirade over wie die andere
onderzoekers zouden kunnen zijn en verwachtte dat mijn collega’s zich
bij mij aansloten. In plaats daarvan begonnen ze te grinniken. Het bleek
dat mijn collega’s niet alleen eersteklas wetenschappers waren, maar ook
eersteklas grappenmakers. Vanuit zijn gemakkelijke stoel had David zelf
een paar seconden daarvoor mij vanaf een Nature-achtig nepaccount dat
hij speciaal voor de gelegenheid had aangemaakt de afwijzingsmail gestuurd
39 . Mijn verbijstering en ongeloof dat mijn collega’s me zo’n uitgebreide
poets hadden gebakken, maakten al snel plaats voor opluchting
toen ik besefte dat dit een geval van nepnieuws was en dat ons manuscript
nog niet afgewezen was. Vier dagen later kwam de echte afwijzingsmail.
De redacteur vond onze resultaten niet belangwekkend genoeg om een
publicatie in Nature te rechtvaardigen. Maar in elk geval was niemand
ons te snel af geweest.
Om het brede belang van ons artikel te benadrukken besloten we enkele
delen van ons manuscript te herschrijven en het in te dienen bij Science,
een ander wetenschappelijk toptijdschrift. Maar eerst moesten we
een cruciale horde nemen. Jan was ervan overtuigd dat we een pakkende
titel voor ons artikel moesten bedenken. Hij pleitte voor ‘Wind of Change’,
wat volgens hem een treffende maar vrijpostige verwijzing naar een
beroemd nummer van The Scorpions zou zijn. Voor alle duidelijkheid:
Jan wilde ons artikel, waarin we de tot dan toe belangrijkste wetenschappelijke
bevindingen van mijn carrière zouden publiceren, noemen naar
een nummer van een Duitse rockband uit de jaren tachtig dat de volgende
tekst bevatte:
39 Hij had @Nature.org gebruikt in plaats van @Nature.com.
114 Wat bomen ons vertellen
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 114 2/04/20 15:12

Take me to the magic of the moment
On a glory night
Where the children of tomorrow dream away (dream away)
In the wind of change.
[Neem me mee naar de magie van het moment op een glorieuze avond,
waar de kinderen van morgen wegdromen (wegdromen) op de wind van
verandering.]
Het behoeft geen betoog dat ik mijn hakken in het zand zette. Uiteindelijk
kwamen we uit op de droge wetenschappelijke titel: ‘Persistent positive
North Atlantic Oscillation mode dominated the Medieval Climate Anomaly’.
Science publiceerde het artikel ongeveer een jaar later. Misschien
heeft niet iedereen verder gelezen na de titel, maar het artikel werd desalniettemin
vaak geciteerd.
Wind of change 115
Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 115 2/04/20 15:12

Wat_bomen_ons_vertellen_v5.indd 116 2/04/20 15:12