Dinosauriërs leefden in broeikasklimaat met hete zomers

De Winter: “Voorheen nam men aan dat bij een opwarming van het klimaat zoals dat het geval was in het Krijt, de tijd van de dinosauriërs, het verschil tussen de seizoenen zou afnemen, zoals er ook in de tropen minder temperatuurverschil bestaat tussen zomer en winter. Onze reconstructies tonen nu echter aan dat de gemiddelde temperatuur inderdaad steeg, maar dat het temperatuurverschil tussen zomer en winter eerder gelijk bleef. Je had toen hetere zomers en warmere winters.”

Om het klimaat tijdens deze periode met hoge CO₂ concentratie beter in kaart te brengen gebruikten de onderzoekers zeer goed bewaarde fossielen van schelpdieren die leefden in Zuid-Zweden tijdens het Krijttijdperk, ongeveer 78 miljoen jaar geleden. Die schelpen groeiden in de warme, ondiepe zeeën die een groot deel van Europa in die tijd bedekten. Ze sloegen maandelijkse variaties in hun omgeving en het klimaat op, vergelijkbaar met de ringen van een boom. Voor hun onderzoek gebruikten de Winter en het team voor het eerst de “clumped isotope” methode, in combinatie met een methode die door Niels de Winter werd ontwikkeld.

Clumped isotope methode in combinatie met VUB-UU-methode – revolutie in de geologie

Isotopen zijn atomen van hetzelfde element met een verschillende massa. Al sinds de jaren 50 wordt de verhouding tussen isotopen van zuurstof uit kalk gebruikt om de watertemperatuur in het geologisch verleden te meten. Hiervoor moest men wel schattingen doen naar de chemie van het zeewater, want de isotopen-verhouding van het zeewater heeft invloed op de isotopen-verhouding van de schelp, met onnauwkeurigheden tot gevolg. Ruim tien jaar geleden ontwikkelde men dan de “clumped isotope” methode, die niet afhankelijk is van de chemie van het zeewater en nauwkeurigere reconstructies mogelijk maakte. Maar de clumped isotope methode heeft een nadeel: er is zoveel kalk voor nodig dat het maken van temperatuurreconstructies op een gedetailleerder niveau, zoals bijvoorbeeld schommelingen in seizoenen aan de hand van schelpen, niet mogelijk is.

De Winter ontwikkelde nu een innovatieve methode waarbij metingen van veel kleinere hoeveelheden kalk op een slimme manier worden gecombineerd voor temperatuur reconstructies. Zo is er voor de clumped isitope methode veel minder materiaal nodig en kan men dus onderzoek gaan doen op fossiele schelpen, die zoals boomringen heel veel informatie vasthouden over hun leefomstandigheden. Met de methode kan men ook kalk uit opeenvolgende zomers (en winters) samenvoegen voor een betere reconstructie van de seizoenstemperatuur. Zo kon de Winter vaststellen  dat de watertemperatuur in Zweden ten tijde van de “broeikas-periode” tijdens het Krijt schommelde tussen 15°C en 27°C, ruim 10°C warmer dan vandaag.

Het team werkte ook samen met wetenschappers van de Universiteit van Bristol (UK) die klimaatmodellen ontwikkelen, om de resultaten met klimaatsimulaties van het Krijttijdperk te gaan vergelijken. Waar vroegere klimaatreconstructies van het Krijt vaak kouder uitvielen dan deze modellen, komen de nieuwe resultaten heel precies met de modellen Van Bristol overeen. Dit laat zien dat variaties in de seizoenen en de waterchemie erg belangrijk zijn in klimaatreconstructies:

“Het is erg moeilijk om klimaatveranderingen van zo lang geleden op de schaal van seizoenen te bepalen, maar de seizoenschaal is wel essentieel om klimaatreconstructies te doen kloppen. Als je amper verschil hebt tussen de seizoenen is de gemiddelde jaartemperatuur een andere dan wanneer er veel verschil is tussen de seizoenen. Voor het tijdperk van de Dinosauriërs ging men uit van weinig seizoensverschil.  Wij hebben nu kunnen vaststellen dat er wel grotere seizoensverschillen waren. Bij hetzelfde temperatuurgemiddelde over een jaar, kom je dan uit bij een veel hogere temperatuur in de zomer.

De Winter: “Onze resultaten laten daarom zien dat in onze breedtegraad seizoenstemperaturen gaan meestijgen met klimaatopwarming, maar met een behoud van het verschil tussen de seizoenen. Je krijgt dan zeer hoge zomertemperaturen. De resultaten brengen nieuw inzicht in de dynamiek van een warm klimaat op hele fijne schaal waarmee zowel klimaatreconstructies als klimaatvoorspellingen kunnen worden verbeterd. Bovendien tonen ze aan dat een warmer klimaat ook extreme seizoenen kan hebben.“

De ontwikkeling heeft verstrekkende gevolgen voor de manier waarop klimaatreconstructies gedaan worden. Het stelt onderzoekers namelijk in staat zowel het effect van de chemie van het zeewater als dat van verschillen tussen zomer en winter vast te stellen en zo de nauwkeurigheid van decennia aan temperatuurreconstructies te controleren. Voor zijn baanbrekend onderzoek is De Winter zowel genomineerd voor de jaarlijkse EOS Pipet-prijs. en New Scientist Wetenschapstalent 2021.

De studie werd op 10 juni gepubliceerd in het vakblad Communications in Earth and Environment (doi: 10.1038/s43247-021-00193-9)

Contact

Dr. Niels J de Winter

niels.de.winter@vub.be

+31 6 3444 3433

AMGC research group, Vrije Universiteit Brussel

https://we.vub.ac.be/en/niels-de-winter

& Departement Aardwetenschappen, Universiteit Utrecht

https://www.uu.nl/staff/NJdeWinter