Kerninzichten

• Drie Tijdschalen: Een ijstijdvak duurt miljoenen jaren; daarbinnen wisselen koude glacialen en warmere interglacialen elkaar af. -> Maak onderscheid tussen het langdurige klimaatregime en de afzonderlijke koude fasen. [8]
• Het Holoceen Is Een Tussenijstijd: Het Kwartair begint 2,58 miljoen jaar geleden; het huidige Holoceen ongeveer 11.700 jaar geleden. -> Het einde van de laatste ijstijd betekent niet dat het overkoepelende ijstijdvak voorbij is. [12][8]
• Koele Zomers Zijn Cruciaal: Op hoge noordelijke breedten kan wintersneeuw blijven liggen wanneer zomers onvoldoende smelt veroorzaken. -> Denk niet alleen aan strengere winters, maar vooral aan minder zomerse afsmelting. [5]
• Baanveranderingen Geven Het Ritme: Milankovitch-cycli werken op tijdschalen van ongeveer 100.000, 41.000 en 23.000 jaar. -> Kijk naar de verdeling van zonnestraling over seizoenen en breedtegraden, niet alleen naar de afstand tot de zon. [9]
• Terugkoppelingen Vergroten Het Effect: Meer reflecterend ijs en veranderingen in CO2 en methaan versterken klimaatveranderingen. -> Een volledige verklaring combineert baanveranderingen, ijsgroei en de koolstofcyclus. [5][3][6]
• Nederland Kent Twee Verschillende Verhalen: Rond 150.000 jaar geleden, tijdens het Saalien, bereikte landijs Noord-Nederland; tijdens het laatste glaciaal, het Weichselien, gebeurde dat niet. -> Een ijstijd is niet hetzelfde als landijs op iedere plaats. [16]

Drie betekenissen van ‘ijstijd’ uit elkaar houden

Het woord ijstijd wordt voor verschillende tijdschalen gebruikt. Dat veroorzaakt gemakkelijk verwarring: de uitspraak ‘de ijstijd eindigde ongeveer 11.700 jaar geleden’ gaat over iets anders dan de uitspraak ‘we leven geologisch nog in een ijstijdvak’. Beide kunnen juist zijn. [12][8]

Begrip	Betekenis	Voorbeeld
IJstijdvak	Langdurige fase, van miljoenen tot tientallen miljoenen jaren, met blijvend poolijs en herhaalde uitbreiding en terugtrekking van landijskappen.	Het huidige Cenozoische ijshuisklimaat, met grootschalige Antarctische vergletsjering vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden. [8][14]
Glaciaal	Koude fase binnen zo’n ijstijdvak, waarin landijskappen zich sterk uitbreiden.	Het Saalien en het Weichselien. [3][16]
Interglaciaal	Warmere fase tussen glacialen, waarin veel landijs zich terugtrekt. Niet al het poolijs verdwijnt.	Het huidige Holoceen. [12][8]

De belangrijkste les is dus dat een interglaciaal binnen een ijstijdvak valt. ‘Warmer’ betekent hier warmer dan tijdens een glaciaal, niet noodzakelijk een aarde zonder ijskappen.

Er bestaat bovendien een onderscheid tussen het brede Cenozoische ijstijdvak en de Kwartaire vergletsjeringen. Antarctica raakte al ongeveer 34 miljoen jaar geleden grootschalig vergletsjerd. Het Kwartair begint pas 2,58 miljoen jaar geleden en omvat de herhaalde glacialen en interglacialen die doorgaans worden bedoeld wanneer men over de ijstijden spreekt. [14][12][8]

Het Kwartair omvat het Pleistoceen en het daaropvolgende Holoceen. We leven nu dus in een warme tussenfase van een veel langer koud klimaatregime, niet in de laatste koude fase zelf. [12][8]

Tijdlijn: van miljarden jaren geleden tot het Holoceen

De grote ijstijdvakken in de aardgeschiedenis

Onderstaande dateringen zijn benaderingen. Vooral bij oude ijstijdvakken betekent een lange tijdsband niet dat overal voortdurend evenveel ijs lag: verschillende vergletsjeringsfasen konden door minder koude perioden worden onderbroken. Het Cryogenium bevat bijvoorbeeld twee grote vergletsjeringen met een relatief korte ijsvrije tussenfase. [17]

IJstijdvak of vergletsjeringsfase	Ongeveer wanneer?	Wat is kenmerkend?
Huronische vergletsjeringen	2,4-2,1 miljard jaar geleden	Zeer oude vergletsjeringen; door het beperkte bewaarde gesteentearchief is de precieze omvang onzeker. [7]
Cryogenium	720-635 miljoen jaar geleden	Omvat de Sturtische en Marinoische vergletsjeringen, bekend uit het ‘Sneeuwbal-aarde’-onderzoek. [15][17][7]
Andes-Sahara-ijstijdvak	460-430 miljoen jaar geleden	Vergletsjeringen tijdens het Ordovicium en Siluur. [13]
Laat-Paleozoisch ijstijdvak, ook Karoo genoemd	360-260 miljoen jaar geleden	Langdurige vergletsjering die delen van de aarde trof, niet de hele planeet. [7]
Cenozoisch ijstijdvak	Vanaf ongeveer 34 miljoen jaar geleden, tot heden	Grootschalige ijsvorming op Antarctica; de Kwartaire vergletsjeringen vormen een latere fase hiervan. [14][7][12]

De aarde kende dus al lang voor de mens ijstijdvakken. Het is belangrijk die zeer oude episodes niet te verwarren met de veel recentere laatste ijstijd.

Inzoomen op het Kwartair en Nederland

Periode of gebeurtenis	Ongeveer wanneer?	Betekenis
Begin Kwartair en Pleistoceen	2,58 miljoen jaar geleden	Begin van de geologische periode met herhaalde glacialen en interglacialen. [12][8]
Saalien-landijs in Nederland	Rond 150.000 jaar geleden	Scandinavisch landijs bedekt de noordelijke helft van Nederland. [16][10]
Eemien	Rond 128.000-116.000 jaar geleden	Warme tussenijstijd voor het Weichselien. [2]
Laatste glaciaal: Weichselien	Ongeveer 115.000-11.700 jaar geleden	Laatste langdurige koude fase; het landijs bereikt Nederland niet. [10][12]
Laatste Glaciale Maximum	Ongeveer 26.500 tot 19.000-20.000 jaar geleden	Bijna alle grote ijskappen staan gedurende dit interval nabij hun maximale uitbreiding. [19]
Holoceen	Vanaf ongeveer 11.700 jaar geleden, tot heden	Het huidige interglaciaal. [12]

Deze rijen overlappen bewust: het glaciale maximum is slechts een gedeelte van het Weichselien, en zowel het Weichselien als het Holoceen behoort tot het Kwartair. De laatste ijstijd was dus veel langer dan alleen haar koudste of ijsrijkste fase.

Milankovitch-cycli: koele zomers laten sneeuw overleven

De belangrijkste astronomische verklaring voor het ritme van de Kwartaire glacialen is de Milankovitch-theorie. Langzame veranderingen in de aardbaan en de stand van de aardas veranderen hoeveel zonnestraling een gebied in een bepaald seizoen ontvangt. Vooral de zomerse instraling op hoge noordelijke breedten is belangrijk voor het groeien of smelten van grote landijskappen. [9][5]

Cyclus	Wat verandert?	Typische tijdschaal	Klimaateffect
Baanvorm: excentriciteit	De aardbaan wordt iets meer of minder elliptisch.	Ongeveer 100.000 jaar	Verandert het verschil tussen het dichtste en verste baanpunt. Het effect op de totale jaarlijkse, wereldwijd ontvangen zonnestraling is klein. [9]
Aardashelling: obliquiteit	De aardas staat iets schuiner of rechter.	Ongeveer 41.000 jaar	Een kleinere helling geeft op hoge breedten minder uitgesproken seizoenen, met koelere zomers die sneeuwbehoud bevorderen. [9]
Precessie	De aardas verandert van richting; samen met veranderingen in de richting van de baanellips verschuift de positie van de seizoenen in de aardbaan.	Klimatologisch gemiddeld ongeveer 23.000 jaar	Bepaalt mede of een noordelijke zomer bij een relatief nabij of ver baanpunt valt. [9]

Waarom zijn koele zomers zo belangrijk? Een zeer koude winter is niet genoeg als alle sneeuw de daaropvolgende zomer wegsmelt. Als de zomer op hoge noordelijke breedten koel genoeg blijft, overleeft een deel van de wintersneeuw. Jaar na jaar kan meer sneeuw blijven liggen en kan een steeds groter ijslichaam ontstaan. NASA beschrijft juist deze opeenstapeling van sneeuw als een sleutelmechanisme achter ijsgroei. [5]

De omgekeerde situatie helpt een glaciaal beeindigen: sterkere noordelijke zomerinstraling bevordert afsmelting. NOAA laat zien dat interglacialen doorgaans samenvallen met tijden waarin de zomerse zonnestraling op het noordelijk halfrond sterker is. [3]

Daarom is ‘ijstijden ontstaan doordat de aarde verder van de zon staat’ geen goede verklaring. Afstand speelt mee in de baanmechanica, maar de combinatie van baanvorm, aardashelling en precessie bepaalt vooral waar en wanneer zonnestraling aankomt. Tegenwoordig valt het dichtste baanpunt zelfs tijdens de noordelijke winter: alleen afstand kan de seizoenen dus niet verklaren. [9]

Ook het ijstijdritme is geen eenvoudige klok. Over ongeveer de laatste miljoen jaar duren glaciale cycli ruwweg 100.000 jaar, maar niet iedere gunstige stand van de aardbaan levert een volledig interglaciaal op. Hoe ijskappen en andere terugkoppelingen dat ritme precies vormen, blijft deels onderwerp van onderzoek. [7][3]

IJs, CO2 en methaan versterken de eerste verandering

Een relatief kleine verandering in de seizoensgebonden instraling kan grote gevolgen krijgen doordat het klimaatsysteem haar versterkt. Zo’n versterkend proces heet een positieve terugkoppeling; ‘positief’ betekent hier niet gunstig, maar dat de oorspronkelijke verandering groter wordt. NOAA en het IPCC beschrijven deze wisselwerking als essentieel voor glaciale klimaatveranderingen. [3][6]

De ijs-albedoterugkoppeling werkt via het weerkaatsingsvermogen van het oppervlak. Sneeuw en ijs weerkaatsen veel zonlicht. Blijft meer sneeuw liggen, dan wordt meer zonnestraling teruggekaatst, koelt het oppervlak verder af en kan nog meer sneeuw overleven. Bij smelten werkt hetzelfde proces andersom: minder reflecterend ijs bevordert verdere opwarming. [5]

CO2 versterkt de verandering via het broeikaseffect. Tijdens glacialen lag de atmosferische CO2-concentratie lager. De diepe oceaan sloeg meer koolstof op, onder meer door veranderingen in oceaanmenging en biologische processen. Minder CO2 in de lucht verzwakte het broeikaseffect en hielp de lage temperaturen in stand te houden. [3]

Het einde van de laatste ijstijd laat de omgekeerde werking zien. Bij opwarming kwam CO2 uit de oceaan vrij, waardoor het broeikaseffect sterker werd en de opwarming verder toenam. De aanvankelijke, geografisch ongelijke baaninvloed kon via zulke processen een veel bredere klimaatreactie krijgen. [3][6]

Methaan, CH4, doet eveneens mee. In ijskernen zijn tijdens warme perioden doorgaans hogere concentraties van zowel CO2 als methaan te zien. Natte gebieden zijn belangrijke natuurlijke methaanbronnen; hun uitstoot hangt onder meer af van temperatuur, neerslag, vegetatie en oppervlakte. Het IPCC beschrijft lagere methaanuitstoot uit wetlands tijdens het laatste glaciale maximum en toenemende uitstoot tijdens delen van de daaropvolgende opwarming. [6]

Het bruikbare totaalbeeld is dus geen keuze tussen ‘aardbaan’ en ‘broeikasgassen’. Baanveranderingen geven mede het ritme; ijs en broeikasgassen versterken de reactie. Bovendien kan CO2 op veel langere tijdschalen zelf een belangrijke voorwaarde zijn voor het ontstaan van een ijstijdvak. [6][14]

Continenten en gebergten maken een ijstijdvak mogelijk

Milankovitch-cycli verklaren niet op zichzelf waarom de aarde in het ene geologische tijdvak veel blijvend ijs heeft en in een ander veel minder. Daarvoor zijn ook de langzaam veranderende inrichting van de aarde en de koolstofkringloop belangrijk. De ligging van continenten, gebergtevorming en oceaanverbindingen veranderen de omstandigheden waaronder ijskappen kunnen ontstaan. [8][11]

Continenten en oceaanstromingen. De ligging van land en de openingen tussen continenten beinvloeden de routes waarlangs oceaanstromingen warmte vervoeren. Daardoor kan een gebied warmer of kouder zijn dan andere plaatsen op dezelfde breedtegraad. De toevoer van relatief warm oceaanwater naar de Noord-Atlantische regio is hiervan een herkenbaar voorbeeld. [5]

Antarctica vormt een belangrijke waarschuwing tegen een te eenvoudige verklaring. Het continent lag ook in een deel van zijn veel warmere verleden al rond de zuidpool, maar was toen grotendeels ijsvrij. Een poolligging alleen is dus onvoldoende. De verbindingen met andere continenten, de oceaanwarmte en het broeikasklimaat moeten eveneens worden meegenomen. [11]

Rond 34 miljoen jaar geleden ontstond er grootschalig Antarctisch landijs. Zowel dalende CO2-concentraties als veranderingen in de zuidelijke oceaanverbindingen zijn onderzocht als verklaring. Modelonderzoek wijst op een belangrijke rol voor CO2-daling: nadat een drempel werd overschreden, konden terugkoppelingen snelle uitbreiding van een continentale ijskap veroorzaken. In dat onderzoek speelde het openen van oceaanverbindingen een secundaire rol. [14]

Een tweede onderzoek maakt de wisselwerking nog duidelijker: de groei van de Antarctische ijskap kon zelf de oceaanstromingen ingrijpend reorganiseren. Stromingsveranderingen zijn dus niet noodzakelijk alleen de oorzaak van ijsgroei; ze kunnen ook een gevolg zijn dat vervolgens terugwerkt op het klimaat. De precieze onderlinge bijdrage van de mechanismen blijft onderwerp van onderzoek. [18]

Gebergtevorming en verwering. Het omhoogkomen en eroderen van gebergten stelt gesteente aan verwering bloot. Bij chemische verwering van silicaatgesteenten wordt op lange termijn CO2 aan de atmosfeer onttrokken, waardoor het broeikaseffect kan afnemen. De opheffing van het Tibetaans Plateau is daarom voorgesteld als een mogelijke bijdrage aan de langdurige Cenozoische afkoeling, niet als een bewezen enige oorzaak. [11][1]

Kortom: tektoniek en de koolstofkringloop helpen over miljoenen jaren de achtergrondvoorwaarden bepalen; baanveranderingen en terugkoppelingen bepalen mede de koud-warmwisselingen daarbinnen.

Saalien versus Weichselien: alleen toen lag hier landijs

Tijdens het Saalien werd Noord-Nederland door Scandinavisch landijs bedekt. Rond 150.000 jaar geleden vervoerde dat ijs gesteente uit onder meer Noorwegen, Zweden en Finland naar ons land. Noordelijke zwerfstenen en keileem, een afzetting met door het ijs meegevoerd materiaal, zijn tastbare sporen van deze vergletsjering. [16]

De Geologische Dienst Nederland beschrijft hoe het ijs de noordelijke helft van Nederland binnendrong. In de huidige Gelderse Vallei schoof een ijslob op tot de omgeving van Rhenen en Wageningen. Het ijs duwde bestaande zand- en grindlagen opzij en omhoog tot stuwwallen, waaronder de Utrechtse Heuvelrug en delen van de Veluwe. Deze heuvels zijn dus niet simpelweg hopen achtergelaten ijsmateriaal, maar bestaan uit opgestuwde oudere bodemlagen. [10]

Na de warme tussenfase van het Eemien begon ongeveer 115.000 jaar geleden het Weichselien, de laatste ijstijd. Tijdens het Weichselien bereikte het Scandinavische landijs Nederland niet. De laatste ijstijd was hier dus geen herhaling van de Saalien-bedekking. [10]

Toch was Nederland gedurende koude delen van het Weichselien allerminst een gematigd landschap zoals nu. Er ontwikkelde zich permafrost, oftewel langdurig bevroren ondergrond. In het koude, droge landschap kon de wind zand verplaatsen en als dekzand afzetten; ook loss werd door wind aangevoerd. [2][16]

Dit contrast maakt duidelijk waarom een mondiale ijstijd niet overal dezelfde plaatselijke omstandigheden oplevert. Geen landijs betekent niet geen ijstijd: Nederland kon buiten de ijskap liggen en tegelijk een uitgesproken koud klimaat hebben. Wie het Nederlandse landschap leest, moet daarom stuwwallen en noordelijke zwerfstenen uit het Saalien onderscheiden van de sterke windwerking en dekzandvorming tijdens het Weichselien. [10][16]

Synthese: voorwaarden, ritme en versterking werken samen

De oorzaken van ijstijden worden het duidelijkst wanneer we drie niveaus combineren, in plaats van een enkele hoofdschakelaar te zoeken.

Niveau	Belangrijkste mechanismen	Tijdsschaal en reikwijdte	Wat verklaart dit wel en niet?
Achtergrondvoorwaarden	Continentverschuivingen, gebergtevorming, verwering, langdurige CO2-veranderingen en oceaanverbindingen.	Miljoenen jaren; het mondiale klimaatregime.	Helpen verklaren waarom een langdurig ijstijdvak mogelijk is, maar niet iedere afzonderlijke glaciale overgang. [11][1][14]
Ritme	Baanvorm, aardashelling en precessie.	Tienduizenden tot honderdduizenden jaren; vooral de seizoens- en breedteverdeling van zonnestraling.	Helpen verklaren wanneer ijsgroei of afsmelting gunstig wordt, maar vormen geen volledig zelfstandige klok. [9][3]
Versterking	IJs-albedo en veranderingen in CO2 en methaan.	Gekoppeld aan groei, voortbestaan en afsmelten van ijskappen; regionale veranderingen krijgen bredere gevolgen.	Helpen verklaren waarom een aanvankelijke verandering zo groot kan worden. [5][3][6]

De belangrijkste wisselwerking is dat een proces meer dan een rol kan spelen: CO2 kan een verandering versterken, maar ook op lange termijn een ijstijdvak helpen mogelijk maken. Oceaanstromingen beinvloeden het ijs, terwijl groeiend ijs de oceaanstromingen weer kan veranderen. [3][14][18]

Samengevat: koele noordelijke zomers laten sneeuw overleven; ijs en broeikasgassen versterken de verandering; de inrichting van continenten en oceanen bepaalt de achtergrond. De laatste koude fase eindigde ongeveer 11.700 jaar geleden, toen het Holoceen begon. We leven nu in een interglaciaal binnen het langere ijstijdregime, niet in een klimaat dat uitsluitend door de afstand tot de zon wordt bepaald. [5][6][11][12][8][9]

Referenties

1. nature.com nature.com
2. Laat-Pleistoceen – Geologie van Nederland geologievannederland.nl
3. ncei.noaa.gov ncei.noaa.gov
4. Quaternary Period—2.58 MYA to Today (U.S. National Park Service) nps.gov
5. Paleoclimatology: Explaining the Evidence – NASA Science science.nasa.gov
6. ipcc.ch ipcc.ch
7. 16.1 Glacial Periods in Earth’s History – Physical Geology open.maricopa.edu
8. dmr.nd.gov dmr.nd.gov
9. Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth’s Climate – NASA Science science.nasa.gov
10. publications.tno.nl publications.tno.nl
11. columbia.edu columbia.edu
12. International Commission on Stratigraphy quaternary.stratigraphy.org
13. beg.utexas.edu beg.utexas.edu
14. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
15. episodes.org episodes.org
16. Noordelijke zwerfstenen – Geologie van Nederland geologievannederland.nl
17. pubs.geoscienceworld.org pubs.geoscienceworld.org
18. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
19. The last glacial maximum | U.S. Geological Survey usgs.gov