Klimaatvraagstukken Hoofdstuk 1 en 2

Het Kerstkind

► Aangedreven door passaten neemt de Zuid-Equatoriale Stroom veel warm water mee naar Indonesië en het noordoosten van Australië. Hier veel neerslag doordat het warme zeewater opstijgt. Aan de andere kant van de Grote Oceaan, bij de Zuid-Amerikaanse westkust, blaast de aflandige passaatwind het oppervlaktewater van de kust weg. Dit wordt aangevuld door koel water dat uit de diepte van de oceaan opwelt. Dat water is rijk aan plankton, dat weer veel vis aantrekt.

► Rond de jaarwisseling is er gedurende twee tot drie maanden een onderbreking in dit windpatroon. Doordat er geen koud water meer kan opwellen, wordt de hoeveelheid plankton minder en verdwijnen de vissen. De vissers in dat gebied noemen het verschijnsel El Niño.

Dit wil je ook lezen:

Simpel stappenplan voor betere wachtwoorden

● Elke twee tot zeven jaar komt een krachtige El Niño voor. De gevolgen hiervan zijn mondiaal. Bijvoorbeeld: extreme droogte in Australië, Zuidoost-Azië en Zuid-Afrika, verhoogde orkaanactiviteit, overstromingen in het zuiden van de Verenigde Staten en warmere winters in Canada.

La Niña

► Bij La Niña zijn de klimaatomstandigheden precies het tegenovergestelde van El Niño: sterkere passaten waardoor grote hoeveelheden oceaanwater westwaarts gestuwd worden en de zeespiegel stijgt bij Indonesië en de Filipijnen.

1.4 Het klimaat als systeem

Deelvraag

8 Waarom treden er klimaatveranderingen op?

Samenspel

► De totstandkoming van een klimaat is een samenspel tussen lucht, water, ijs, land en vegetatie.

Voorwaarden

► Er zijn drie grote factoren die aanzet kunnen geven tot een verandering van het klimaat.

● Allereerst moet er aan een aantal randvoorwaarden worden voldaan voordat er een verandering kan optreden. Dit worden de conditionele factoren genoemd.

● Factoren die bijdragen aan de gebeurtenis, maar geen randvoorwaarden zijn, noem je sturende mechanismen.

● De derde externe factor is de variatie in de hoeveelheid zonne-energie die de aarde ontvangt.

Versterking of verzwakking?

► Door terugkoppelingsmechanismen wordt het proces van klimaatverandering beïnvloed.

● Bij een positieve terugkoppeling wordt het proces versterkt.

● Bij een negatieve terugkoppeling wordt het proces verzwakt.

2 Klimaatverandering is niets nieuws!

De hoofdvraag in dit hoofdstuk is:

Wat zijn de oorzaken van enkele grote klimaatveranderingen die de aarde heeft gekend?

2.1 Woestijnaarde

Deelvragen

1 Wat is het verband tussen de woestijnaarde uit het Perm en de platentektoniek?

2 Waarom heeft Nederland de aardgasvoorraden en het zout te danken aan de woestijnaarde?

Perm

► Door fossielen- en gesteenteonderzoek en een reconstructie van de platentektonische bewegingen is er veel informatie over het klimaat in het Perm (300 miljoen jaar tot 250 miljoen jaar geleden). Continentverschuiving en de daarmee gepaard gaande zeespiegelbewegingen zijn bepalend geweest voor het klimaat.

Alfred Wegener

Dit wil je ook lezen:

Linda (27) werkt in de zorg: ‘Hier kun je het verschil maken’

► Volgens Alfred Wegener hadden alle continenten in het verre verleden aan elkaar vastgezeten – het oercontinent Pangea. Door het later uiteenvallen van Pangea waren volgens hem de huidige continenten en oceanen gevormd.

Wegener kon niet verklaren waarom Pangea was opengebroken en waarom de continenten bewogen.

Platentektoniek

► Halverwege de vorige eeuw werd duidelijk dat in de oceanen onderzeese gebergtegordels liggen. De oceaanbodem was veel jonger dan het gesteente van de continenten.

► Hoe verder weg van de onderzeese gebergteketens het gesteente werd gevonden, hoe ouder het bleek te zijn.

Door seafloor spreading wordt nieuw gesteente gevormd dat zich horizontaal verplaatst.

► De aardkorst bestaat uit allemaal delen die bij de midoceanische ruggen uit elkaar drijven. De oceaanbodem beweegt horizontaal en neemt de continenten mee. Er zijn ook plekken op aarde waar de platen met elkaar botsen en waar de ene plaat onder de andere duikt en wordt vernietigd.

► De beweging van de platen wordt aangedreven door de inwendige warmte van de aarde. Er zijn kringlopen van gesteente, de convectiestromen.

Supercontinent

► In het Perm was er Pangea, ontstaan door botsing van platen. Dit supercontinent strekte zich uit van pool tot pool. In deze tijd kende een groot deel van de wereld een continentaal klimaat, omdat veel land ver van de oceaan lag. Het was erg droog en het grootste deel van de aarde was woestijngebied.

► Er was veel water opgeslagen in een ijskap. Hierdoor stond de zeespiegel relatief laag è meer gesteenten blootgesteld aan verwering en erosie è afbraakmateriaal namen de rivieren mee naar de oceanen è flora en fauna in de oceanen meer voedingsstoffen è sterke plantengroei leidde tot onttrekking van veel CO2 è laag CO2-gehalte is vermindering van het broeikaseffect, dus afkoeling è groei ijskappen en daling zeespiegel.

● De zandlagen in de woestijn hebben een kenmerkende rode kleur, die is ontstaan door de ijzerdeeltjes in het zand.

Zout in Nederland

► Gedurende het Perm lag het huidige Nederland ter hoogte van de huidige Sahara. Het maakte deel uit van een grote woestijn die zich van Engeland tot Polen uitstrekte en die was omgeven door gebergtes. Aan het einde van het Perm overstroomde dit gebied. Toen de zee zich had teruggetrokken, verdampte het water door het droge klimaat. Het gevolg was dat zoutkristallen zich op de bodem afzetten.

Steenkool en aardgas in Nederland

► In het Carboon lag het huidige Nederland ter hoogte van de evenaar: moerasachtig, tropisch gebied. Planten die doodgingen kwamen in het zuurstofarme water van de moerassen terecht en vormden dikke veenlagen. Door het inkolingsproces ontstaat uit veen uiteindelijk steenkool.

De dikke zoutlagen uit het Perm vormden een dekgesteente waardoor de uit de plantenresten ontsnappende gassen werden tegengehouden. De zandlagen uit het Perm dienden als reservoirgesteente.

2.2 Broeikasaarde

Deelvragen

3 Waarom was er tijdens het krijt sprake van een broeikasaarde?

4 Waardoor kwam er een abrupt einde aan de broeikasaarde?

Scheuren

► Na het Perm scheurde Pangea door het omkeren van de convectiestromen open. Door het omkeren van de richting van de convectiestromen scheurde de afdeklaag en raakten de continenten op drift.

● Na het openbreken van Pangea dreven de continenten versneld uit elkaar.

Zeespiegel

Dit wil je ook lezen:

Vacature: wij zoeken cameramensen!

► Door al deze plaatbewegingen ontstond een groot oppervlak aan nieuwe oceaanbodem. De zeespiegel in die tijd stond 200 tot 300 meter hoger dan nu. De verklaring hiervoor heeft te maken met de dikte van de oceanische korst. In het algemeen kun je stellen dat de oceanische korst dunner is, naarmate je verder weg bent van de midoceanische ruggen. Verder weg is de warmte minder en krimpt het gesteente. In deze tijd, waarin de platen snel uit elkaar dreven, werd er veel nieuwe oceanische korst gevormd. Hierdoor was er weinig krimp en waren de oceanen ondiep. Al het smeltwater van de ijskappen verdween ook in de oceanen. Als gevolg van de warmte zette ook het zeewater uit.

► Door al deze plaatbewegingen ontstond een groot oppervlak aan nieuwe oceaanbodem. De zeespiegel in die tijd stond 200 tot 300 meter hoger dan nu. De verklaring hiervoor heeft te maken met de dikte van de oceanische korst. In het algemeen kun je stellen dat de oceanische korst dunner is, naarmate je verder weg bent van de midoceanische ruggen. Verder weg is de warmte minder en krimpt het gesteente. In deze tijd, waarin de platen snel uit elkaar dreven, werd er veel nieuwe oceanische korst gevormd. Hierdoor was er weinig krimp en waren de oceanen ondiep. Al het smeltwater van de ijskappen verdween ook in de oceanen. Als gevolg van de warmte zette ook het zeewater uit.

Koolzuurgas

► Er was een zeer hoog CO2-gehalte in de atmosfeer. Het snel uiteendrijven van de platen was hiervoor verantwoordelijk. Bij vulkaanuitbarstingen komen namelijk grote hoeveelheden vulkanische gassen in de atmosfeer.

► Waar is al dat koolzuurgas gebleven? Het antwoord hierop vind je in de koolstofcyclus. De CO2 in de lucht verbindt zich met waterdruppels en vormt koolzuur. Dit zwakke zuur valt samen met de neerslag op de gesteenten op aarde. Het natrium (Na), het kalium (K) en het calcium (Ca) waar de mineralen van deze gesteentes uit bestaan, lossen op en vormen klei. Deze klei wordt door de rivieren en het grondwater samen met het koolzuur naar de zee gebracht. Hier maken allerlei beestjes er kalkskeletten van. Uiteindelijk worden er dikke kalklagen gevormd.

‘The past is the key to the present’

► Bij het actualiteitsprincipe wordt aangenomen dat processen in het verleden op dezelfde manier zijn verlopen als tegenwoordig.

Dinokiller?

► Op de grens tussen het Krijt en het Tertiair was er een abrupte klimaatverandering. De oorzaak is waarschijnlijk een geweldige meteorietinslag.

● Bij onderzoek zijn sedimenten gevonden met een relatief hoog gehalte aan iridium, dit mineraal is in meteorieten veel aanwezig. In Yucatan (Mexico) is een inslagkrater gevonden die uit die tijd stamt.

● Meer aanwijzingen voor de theorie:

- er zijn mineralen gevonden die normaal gesproken op aarde niet voorkomen

- koolstof in sedimenten door de branden die na de klap over de gehele wereld moeten hebben gewoed

- de geweldige hoeveelheden stikstofoxiden gingen een chemische reactie aan met de ozon in de atmosfeer. Daardoor werd de ozonlaag dunner en kwam er veel meer ultraviolette straling van de zon binnen

- veel fijn stof in de atmosfeer dat het zonlicht blokkeerde met als gevolg een afkoeling die een paar jaar geduurd kan hebben

Dit wil je ook lezen:

Zo maak je lezen voor de lijst makkelijker en leuker

- verstoring van de fotosynthese waardoor voedselketens werden vernietigd.

2.3 IJstijdaarde

Deelvraag

5 Wat zijn de sturende mechanismen achter de ijstijden in het pleistoceen?

IJstijden en warmere periodes

► Kenmerkend voor het Kwartair is een afwisseling van glacialen en interglacialen. Deze variatie is toe te schrijven aan een complex samenspel van meerdere factoren die zich afspelen op verschillende tijdschalen.

● De ligging van de continenten en het verschuiven hiervan als gevolg van platentektoniek is meestal de belangrijkste factor. Eén van de voorwaarden voor een ijstijd is dat er veel land in de omgeving van de polen ligt.

● Kleine veranderingen in de baan van de aarde om de zon en in de stand van de aardas spelen ook een rol. Hierdoor verandert de verdeling van de zonnestraling over de aarde.

Milankovitch

► Milankovitch heeft onderzoek gedaan naar veranderingen in de baan van de aarde om de zon en in de stand van de aardas.

● excentriciteit: de ellipsvormige baan van de aarde om de zon wisselt om de 100.000 tot 400.000 jaar.

● scheefstelling: de hoek van de aardas ten opzichte van de baan van de aarde om de zon varieert.

● precessie: de schommeling van de aardas.

► Veranderingen in deze drie grootheden veroorzaken variaties in de hoeveelheid instraling die de aarde ontvangt. Een klein verschil kan ervoor zorgen dat de gemiddelde mondiale temperatuur stijgt of daalt met 5° C.

► Aan de hand van figuur 2.19 kun je verklaren dat een ijstijd kan ontstaan door kleine veranderingen in de stand van de aardas.

Andere factoren

► Er treden ook nog allerlei positieve en negatieve terugkoppelingsmechanismen op.

● Het huidige patroon van zeestromen was totaal anders. Er werd dus geen warmte naar onze breedtegraad vervoerd.

● Ook vulkanische activiteit heeft invloed op de temperatuur. Stofdeeltjes blijven een paar jaar in de dampkring en reflecteren het zonlicht. Het aardoppervlak wordt daardoor koeler.

2.4 Reconstructie van klimaten uit het verleden

Deelvraag

6 Hoe worden klimaatveranderingen uit het verleden gereconstrueerd?

Vroeger

► De paleoklimatologie is de wetenschap die inzicht probeert te krijgen in de vroegere klimaten op aarde en de mechanismen die veranderingen hebben veroorzaakt.

► Om klimaten uit het verleden te reconstrueren, wordt vaak gewerkt met proxy-indicatoren. Deze indicatoren zeggen indirect iets over het klimaat in het verleden.

● Door te kijken naar de isotopen van bepaalde elementen in sedimenten en fossielen kan de afwisseling van warmere en koudere perioden worden vastgesteld. Isotopen zijn atomen met dezelfde chemische eigenschappen, maar met verschillende atoomgewichten. Vaak wordt gewerkt met de 16O-18O verhouding.

Dit wil je ook lezen:

Zo kun jij zelf de wereld een beetje beter maken

● De 14C-methode wordt gebruikt om de ouderdom van organisch materiaal te bepalen. De methode is gebaseerd op het gegeven dat het gehalte aan de radioactieve koolstofisotoop ongeveer constant is in de lucht, maar door radioactief verval afneemt in dood materiaal.

● De geomorfologie legt zich toe op de beschrijving en de verklaring van de vormen in het landschap, zoals rivierdalen, berghellingen en kusten. Ook de geomorfologie heeft aanwijzingen opgeleverd voor vroegere klimaten.

● Twee van de meest gebruikte technieken voor het bepalen van het klimaat tijdens het holoceen zijn de pollenanalyse (palynologie) en het onderzoeken van de jaarringen van bomen (dendrochronologie).

● Bij het onderzoek naar het klimaat van de laatste paar duizend jaar kun je historische bronnen gebruiken.