In Deel 25: Het uitgeputte continent werden wij als stofteam kort in beeld gebracht bij de inmiddels langdurig droogstaande meren "Lake Gnarpurt" en "Lake Corangamite". Wat hierbij echter niet duidelijk naar voren kwam is waarom wij dit eigenlijk doen... Vandaar dat we binnen het team hebben afgesproken nog even een paar puntjes op de i te zetten. Mijn Australische collega en vriend Dr. Tadhg O'Loinsigh heeft dat gedaan vanuit zijn meteorologische achtergrond in zijn blog over droogte in Zuid-Australië. Ik wil aanvullend daarop mijn marien geologische blik op ons project nog eens verduidelijken.

Zoals ook beschreven in mijn blog over Australisch stof waait altijd een groot deel van het wereldwijde woestijnstof naar zee. Per jaar waait een heleboel woestijnstof naar zee, ongeveer 2 Giga-ton. De grootste stofleverancier is de Sahara, waarvandaan ongeveer de helft van deze enorme hoeveelheid afkomstig is en over de Atlantische Oceaan richting de Caribbean waait. De 900 miljoen ton Saharastof die zo per jaar naar zee waait, is misschien het best voor te stellen als een tot aan het randje gevuld voetbalstadion.

In zee kunnen we dit materiaal terugvinden, sterker nog: op de zeebodem stapelt zich jaar na jaar materiaal op dat door rivieren en wind naar zee werd getransporteerd. Door een kern te boren in de zeebodem kunnen we dus terugkijken in de tijd en bepalen hoeveel woestijnstof en riviermodder er in het geologische verleden van land kwam. Met andere woorden: hoe droog was het aan land? De korrelgrootte van dit materiaal zegt iets over atmosferische circulatie, immers: hoe sterker de wind, hoe grover het materiaal dat die wind kan vervoeren.

De hoeveelheid materiaal neemt logischerwijs af als we over een transect van land naar zee kijken, en zodoende kunnen we met een kern van 10 meter lang dichtbij land heel nauwkeurig bepalen hoeveel stof er in het recente verleden werd afgezet. In zo'n geval is de 10 meter lange kern misschien een paar duizend jaar oud. Verder weg van land wordt minder materiaal afgezet zodat we met een zelfde 10 meter lange kern verder terug in de tijd kunnen "kijken". In zo'n geval kan er tot honderdduizend jaar door 10 meter sediment worden beschreven.

Foto: Een sedimentkern wordt aan boord van het NIOZ onderzoeksschip "Pelagia" getakeld

Sedimenten van de zeebodem zijn op die manier een geschiedenisboek. Maar stof waait nog verder en wordt ook op de ijskappen gevonden. Vergelijkbaar met stof en sediment dat jaar na jaar op de zeebodem terecht komt, vormen stof en sneeuw op de ijskappen een vergelijkbaar archief, en zo kunnen we door in ijs te boren dit geschiedenisboek ook "lezen".

Op het koninklijk NIOZ zijn we gespecialiseerd in het lezen van dit sediment-archief uit zee. De resultaten van zo'n boorkern als stofarchief staan hieronder in de grafiek afgebeeld: het gaat hierbij om een kern die geboord werd voor de kust van Senegal, Noordwest-Afrika in 2005.

Op de vertikale as staat de tijd van heden (0; top) tot 57,000 jaar geleden (onder). Op de horizontale as staat het aandeel stof in verhouding tot het aandeel riviermodder als indicator voor droogte in de bron van het stof: de Sahara.

Grafiek van hoeveelheid Sahara stof afgezet voor de kust van Senegal gedurende de afgelopen 57,000 jaar.

Door de korrelgrootte van het sediment te meten, kunnen we precies de hoeveelheid woestijnstof en riviermodder bepalen en tegen de tijd uitzetten voor - in dit geval - de laatste 57.000 duizend jaar.

Wat meteen opvalt in deze grafiek is dat eigenlijk de droge situatie in de Sahara iets is van de laatste paar duizend jaar. 7.000 jaar geleden was de Sahara nog een bloeiende savanne. Deze observatie wordt ondersteund door allerlei studies aan bijvoorbeeld archeologische vondsten, pollen en afzettingen in meren op het Afrikaanse continent.

Wat ook opvalt is dat er markante periodes zijn geweest in het geologische verleden die gekenmerkt werden door grote en aanhoudende droogtes. We denken dat het mechanisme hiervoor te vinden is in het bewegen van de klimaatzones in Afrika als gevolg van veranderende oceaanstromingen. (Zie de publicatie van Mulitza, Stuut en anderen, 2008).

Op Antarctica werd inmiddels een groot aantal ijskernen geboord en een voorbeeld van de hoeveelheid stof in zo'n ijskern is hieronder afgebeeld. Dit is een curve van de EPICA Dome-C kern die teruggaat tot 800.000 jaar geleden. (Zie de publicaties van Lambert en anderen, 2008 (stof) en Lüthi en anderen, 2008 (CO₂))

Grafiek van de hoeveelheid stof afgezet op Antarctica en concentratie CO₂ in het ijs van dezelfde ijskern geboord op EPICA-Dome C gedurende de afgelopen 800,000 jaar.

In dit archief is duidelijk te zien dat er langdurige periodes waren in het geologische verleden die gekenmerkt werden door grote hoeveelheden stof op Antarctica. In dit geval wordt stof gedefiniëerd als al het materiaal dat niet oplosbaar is. Hierbij is gecorrigeerd voor vulkanisch materiaal, dat een andere, zéér karakteristieke samenstelling heeft.

Een groot voordeel van ijskernen is dat men in de luchtbellen in het ijs de CO₂-waarden kan bepalen: zodoende zijn ijskernen niet alleen een archief voor woestijnstof, maar ook voor het CO₂-gehalte in de atmosfeer. In de grafiek is dan ook duidelijk te zien dat in de "stoffige periodes" veel minder CO₂ in de atmosfeer aanwezig was: de twee curves lopen bijna precies in spiegelbeeld, bijna elke piek in de hoeveelheid stof komt overeen met een minimum in het CO₂-gehalte en andersom.

Op basis van deze gegevens werd het idee geboren dat woestijnstof wel eens een grote betekenis kan hebben voor het klimaat. Maar dit is een heel ander verhaal dat uitvoerig zal worden behandeld in Deel 26: Sleutelen aan de planeet.

Let wel: op het moment naderen de CO₂-waarden in de atmosfeer al de 400, dus dat is véél hoger dan in de afgelopen 800.000 jaar ooit het geval is geweest, en bovendien werden deze waarden bereikt in een letterlijk onnatuurlijk hoog tempo!

Kijk, lees en luister ook:
> Meer blogs van Jan-Berend Stuut
> Scheepsjournaal: Jan-Berend Stuut (door Annelotte & Danny)
> De blog Stof behind the scenes (Fleur Amesz)
> Noorderlicht Radio: Stofzuigen op zee (Tjitske Mussche)
> Hoe?Zo! Radio: Stof is niet stoffig met Jan-Berend Stuut

> Meer informatie en wetenschappelijke publicaties over stof op www.stuut.tv

Gebruikte literatuur:

-S. Mulitza, M. Prange, J.-B.W. Stuut, M. Zabel, T. von Dobeneck, A.C. Itambi, J. Nizou, M. Schulz, G. Wefer, Sahel megadroughts triggered by glacial slowdowns of Atlantic meridional overturning, Paleoceanography 23(2008).

-F. Lambert, B. Delmonte, J.R. Petit, M. Bigler, P.R. Kaufmann, M.A. Hutterli, T.F. Stocker, U. Ruth, J.P. Steffensen, V. Maggi, Dust-climate couplings over the past 800,000 years from the EPICA Dome C ice core, Nature 452(2008) 616-619.

-D. Lüthi, M. Le Floch, B. Bereiter, T. Blunier, J.-M. Barnola, U. Siegenthaler, D. Raynaud, J. Jouzel, H. Fischer, K. Kawamura, T.F. Stocker, High-resolution carbon dioxide concentration record 650,000-800,000 years before present, Nature 453(2008)