Caraïbische ‘blue holes’ verraden geschiedenis krachtige stormen

Boorkernen uit onderzeese zinkgaten blijken een 1500 jaar lange geschiedenis van hurricanes to onthullen, die op weg naar de Amerikaanse Oostkust ook de Bahama’s aandeden.vrijdag 15 november 2019

Door Robin George Andrews

Een van de eilandjes van de Bahama’s, South Andros Island, is een stukje zanderig paradijs met kusten waar een geologische schat ligt verborgen: ‘blue holes’. In de gapende diepte van deze spookachtige onderzeese zinkgaten zijn talloze lagen van oeroude sedimenten afgezet, waarin een lange geschiedenis van krachtige hurricanes is vastgelegd.

Hurricanes op weg naar de Golf van Mexico of de oostkust van Noord-Amerika doen het eilandje vaak aan, en wanneer wetenschappers dit in steen gegoten archief bestuderen, kunnen ze de Atlantische hurricanes van tegenwoordig vergelijken met sporen van stormen uit een ver verleden.

Met wat technisch improvisatievermogen hebben onderzoekers meerdere boorkernen uit enkele ‘blue holes’ kunnen opdiepen. Zoals eerder in het tijdschrift Paleoceanography and Paleoclimatologyis beschreven, vertelt één ononderbroken boorkern van achttien meter lengte een geschiedenis van maar liefst 1500 jaar waarin het eiland telkens weer door zware tropische cyclonen werd getroffen.

In het komen en gaan van de stormen zijn pieken en dalen te herkennen, maar over het algemeen blijkt uit de afzettingen dat South Andros Island in het laatste anderhalve millennium op een belangrijke route voor hurricanes lag. En hoewel het eiland in de afgelopen 150 jaar tientallen tropische stormen heeft doorstaan, is het in die periode door slechts twee zware hurricanes getroffen.

Aan die lage frequentie zal waarschijnlijk een einde komen, zegt Lizzie Wallace, hoofdauteur van het nieuwe onderzoek en doctoraalstudente aan het Massachusetts Institute of Technology en het Joint Program in Oceanography van het Woods Hole Oceanographic Institution. Uit de boorkernen van het eiland blijkt dat het relatief kalme weer van de laatste anderhalve eeuw eerder een gelukkige uitzondering is.

Nu de aarde als gevolg van menselijke activiteiten steeds verder opwarmt, zullen hurricanes meer vocht met zich meevoeren, intenser worden en kustgebieden vaker met overstromingen treffen. Mede op grond van de gegevens uit deze boorkernen lijkt alles erop te wijzen dat het eiland, en de regio als geheel, in de toekomst een hoger risico lopen om door zwaardere hurricanes te worden getroffen dan uit de gebruikelijke weermetingen is gebleken.

Spoorzoeken

Klimaatwetenschappers zijn voortdurend op zoek naar nieuwe gegevens en richten zich steeds meer op een scala van ongebruikelijke bronnen. Daartoe behoren logboeken met weersgegevens van negentiende-eeuwse zeelieden, de veranderende smaken van Franse wijndruiven en zelfs de uitwerpselen van Roemeense vleermuizen.

Dat soort creatief denken doet nu ook zijn intrede in het onderzoek naar hurricanes die in een ver verleden hebben plaatsgevonden. De National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) beschikt alleen maar over gegevens over Atlantische hurricanes die vanaf 1851 hebben plaatsgevonden, dus hopen onderzoekers sporen van veel oudere stormen te vinden in oeroude sedimenten.

De harde winden van hurricanes richten grote schade aan in het milieu. Jeffrey Donnelly, de supervisor van Wallace, merkte dat die stormschade leek te zijn vastgelegd in afzettingen van slib in moerassen, meren en vijvers in Massachusetts. Ook ‘blue holes’, zinkgaten die zijn uitgesleten in zacht gesteente en daarna zijn gevuld met zeewater, vangen stormsedimenten op, maar daarbij worden ook grotere zandkorrels en stukjes schelp afgezet.

Op een paar locaties aan de Atlantische kusten van Noord- en Midden-Amerika, van westelijk Florida tot diverse kustgebieden in het Caraïbisch gebied, zijn meerdere van deze natuurlijke archieven door onderzoekers ontsloten. Maar het was vooral South Andros Island, waarvan al sinds lange tijd bekend is dat het op een route voor moderne hurricanes ligt en waar talloze nog nooit onderzochte ‘blue holes’ zijn te vinden, dat Wallace en haar team wilden onderzoeken.

De onderzeese ‘blue holes’ op het eiland zijn diep, bevinden zich in de buurt van zandstranden en zijn afgeschermd van de open zee, zodat ze in relatieve rust en zonder onderbrekingen eeuwen aan afzettingen kunnen vergaren. In de ‘blue holes’ is het zuurstofgehalte ook laag, zodat er weinig organismen leven die de sedimenten kunnen verstoren of herschikken.

Het team bezocht het eiland eind 2014, waar het probeerde om aaneengesloten boorkernen uit meerdere blue holes op te duiken. Maar dat bleek minder eenvoudig dan het klinkt: deze diepe zinkgaten liggen in een ondiep stuk zee, zodat ze onbereikbaar waren voor vrijwel alle soorten boten met boorvoorzieningen. Dus moest het team van Wallace met behulp van aluminium buizen, houten planken en opblaasboten zijn eigen ‘boorplatforms’ bouwen, om die vervolgens boven de zinkgaten te kunnen afmeren.

Dat ging niet altijd even gemakkelijk, maar uiteindelijk slaagden de onderzoekers erin om boorkernen uit drie ‘blue holes’ naar boven te halen, waaronder die achttien meter lange boorkern – uit een onderzees zinkgat van 95 meter diepte. In de sedimentlagen die door stormschade werden gekenmerkt, vonden ze stukjes mangrovehout, waarmee zij door middel van radiocarboonmethode voor elke hurricane een datering konden vaststellen.

Eeuw van windstilte

Uit de boorkernen bleek dat het eiland in de afgelopen 1500 jaar door heel wat meer hurricanes was getroffen dan uit moderne metingen valt op te maken. Ook uit onderzoeken waarin werd gekeken naar andere locaties, kwam dit resultaat naar voren.

Tom Knutson, hoofd van de afdeling Weather and Climate Dynamics van de NOAA, zegt dat hij voortdurend wordt verrast door de gegevens. Knutson was niet bij het nieuwe onderzoek betrokken, maar de uitzonderlijke resultaten ervan tonen volgens hem aan dat expedities naar ‘blue holes’ zeer de moeite waard zijn.

In het komen en gaan van de hurricanes zijn pieken en dalen te herkennen, iets wat door boorkernen uit andere locaties langs de Atlantische kust wordt bevestigd. Uit vergelijkingen met andere boorkernen blijkt dat de gordel van lagedrukgebieden langs de evenaar – de zogenaamde ‘Intertropische convergentiezone’ (ITCZ; of de ‘doldrums’) – een grote rol speelt.

De zone verschuift naar het noorden als het op het noordelijk halfrond warm is en naar het zuiden als het op het zuidelijk halfrond warm is. Omdat het noordelijk halfrond op zeer lange termijn een afkoelingstrend vertoont, is de ITCZ in de afgelopen achtduizend jaar geleidelijk naar het zuiden opgeschoven. Maar los van die verschuiving zijn er ook veranderingen op korte termijn, naar het noorden of het zuiden, die diverse oorzaken kunnen hebben.

Als de zone naar het zuiden opschuift, wordt het gebied in de Atlantische Oceaan dat aan de lopende band hurricanes produceert, gekenmerkt door lagere oppervlaktetemperaturen van het zeewater en een toename van winden die de vorming van hurricanes verstoren. Uit de nieuwe gegevens van het team blijkt dan ook dat in perioden waarin South Andros Island geen stormen doormaakte, de gordel naar het zuiden was opgeschoven.

Het is de dertiende eeuw die opvalt door een langdurige afwezigheid van stormen. Van 1204 tot 1273 deed zich geen enkele zware hurricane op South Andros Island voor. Na 1273 werd het eiland meteen door acht zware stormen getroffen, zegt Wallace.

Het team denkt dat deze bijna honderdjarige luwte mogelijk is toe te schrijven aan een of meerdere explosieve vulkaanuitbarstingen die nog niet zijn geïdentificeerd. Bij zulke uitbarstingen worden wolken van zwavelzuur in de atmosfeer uitgestoten, die gedurende enkele jaren het zonlicht kunnen tegenhouden en korte tijd kunnen leiden tot een geringere opwarming van het oppervlaktewater, waardoor er ook minder tropische cyclonen ontstaan.

Als er genoeg zwaveldeeltjes in de atmosfeer zweven, kan dat zelfs leiden tot het verschuiven van de ITCZ, zegt Matthew Watson, een vulkanoloog van de University of Bristol die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken. Als er bijvoorbeeld een grootschalige vulkaanuitbarsting op het noordelijk halfrond zou plaatvinden, dan zou dat leiden tot een verschuiving van de ITCZ naar het zuiden, waar hurricanes minder gemakkelijk ontstaan.

Veelzeggend is dat ijskernen uit de dertiende eeuw die op Groenland en Antarctica zijn uitgeboord, aantonen dat er in deze periode inderdaad meer zwaveldeeltjes in de atmosfeer aanwezig waren. Maar een andere periode met een verhoogde hoeveelheid aerosolen in de atmosfeer valt samen met een tijd waarin South Andros Island juist door meer hurricanes werd getroffen. Tenzij onderzoekers de vulkaanuitbarsting(en) kunnen identificeren (altijd een zeer lastige klus), is het moeilijk te zeggen wat de oorzaak was van de dertiende-eeuwse luwte.

Echo’s uit het verleden

Dit is een “fantastische dataset” en de boorkern uit de ‘blue hole’ die een tijdperk van 1500 jaar aan gegevens oplevert, is “tamelijk ongekend,” zegt Alexander Farnsworth, een paleoklimatoloog van de University of Bristol die niet bij de nieuwe studie was betrokken. Maar het is zeker niet het laatste woord in het verhaal over Atlantische hurricanes.

In de boorkern zijn niet alle hurricanes vastgelegd. Uit moderne observaties van plaatselijke hurricanes en de afzettingen die ze naar verwachting achterlieten, blijkt dat alleen hurricanes van categorie 3 – met windsnelheden van minstens 180 kilometer per uur – duidelijk herkenbare lagen achterlaten. Zwakkere cyclonen, zelfs stormen die direct over het eiland trekken, laten geen duidelijke lagen achter.

Ook kan uit de boorkernen alleen het aantal hurricanes en de maximale windkracht worden afgeleid; meer gedetailleerde gegevens over de cyclonen kunnen niet worden vastgesteld. Bovendien gaat het om één boorkern uit een vrij klein totaalaantal. Er zullen rond de gehele Atlantische Oceaan nog veel meer boorkernen naar boven gehaald moeten worden om te kunnen bepalen welke patronen en overgangen zich al dan niet herhalen, zegt Farnsworth met instemming van Wallace.

Waar het volgens Watson nu om gaat, is om deze buitengewone dataset te ontsluiten voor de bredere wetenschappelijke gemeenschap. Misschien kunnen sommige experts de veroorzaker van de dertiende-eeuwse zwaveluitstoot opsporen, terwijl andere wetenschappers alternatieve oorzaken voor het verschuiven van de ITCZ kunnen vinden.

Maar dat is toekomstmuziek. De speurtocht naar echo’s uit het verre verleden neemt veel tijd in beslag, en wetenschappers zijn nog maar pas met dit werk begonnen.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees verder

Milieu

Beelden van de nasleep van orkaan Florence

De nasleep van de orkaan Florence werd vastgelegd door fotograaf Greg Kahn. “Deze stormen veroorzaken overlast die we niet eerder hebben gezien.”

Warme oceanen zwengelen dodelijke hurricanes aan

Het is lastig om een direct verband te leggen tussen één wervelstorm en de klimaatverandering, maar wetenschappers maken zich zorgen over de gestage opwarming van de aarde.
Lees meer