"Hoe langer je terug kunt kijken, hoe verder je vooruit kunt kijken", verklaarde Winston Churchill in 1944 aan het Royal College of Physicians, waarbij hij een veel ouder idee aanhaalde dat bekend staat als "uniformitarisme".

Dit idee, bedacht door geologen James Hutton en Charles Lyell, is het idee dat processen uit het verleden (zoals erosie of klimaatverandering) die de aarde in de loop van de tijd hebben veranderd, vergelijkbaar blijven, zodat we ze kunnen analyseren om de gevolgen van toekomstige processen te begrijpen, zoals hoe het klimaat verandering kan onze planeet de komende jaren vormgeven.

Dit principe om naar het verleden te kijken om de toekomst te zien, leidt nog steeds de wetenschap van paleoklimatologie, of de studie van vroegere klimaten.

Het geologische record vertelt ons bijvoorbeeld dat er vele miljoenen jaren geleden palmbomen waren op Antarctica, toen de CO₂-concentratie 1000 deeltjes per miljoen bedroeg in de atmosfeer van onze planeet.

Terugkijkend op deze periode, toen onze planeet van nature hoge CO₂-niveaus ervoer, helpt ons te bestuderen hoe het leven op aarde eruit zou kunnen zien als onze pogingen om netto nulemissie te bereiken mislukken en de uitstoot van broeikasgassen blijft stijgen.

Als we in het verleden willen kijken, worden de beste hulpmiddelen die we hebben proxy-klimaatrecords genoemd. Dit zijn natuurlijke archieven die variaties in het klimaat vastleggen, waaronder ijskernen, meersedimenten, koralen, grotstalagmieten, turf en boomstammen. Deze archieven voorzien ons van klimaatveranderingsgegevens die verder reiken dan de paar honderd jaar aan informatie die we uit menselijke instrumentele weerrecords kunnen halen.

Mijn onderzoek richt zich op het gebruik van gegevens van bomen om historische klimaatomstandigheden over de hele wereld te reconstrueren, van Europa tot Maleisië tot China en Zuid-Afrika.

Ringen

De meest bruikbare proxy die we hebben om het klimaat van het recente verleden te verkennen, zijn de jaarringen die zich in boomstammen vormen. Het gebruik van boomringen om het klimaat te reconstrueren staat bekend als dendroklimatologie.

In het gematigde klimaat van het VK vormen bomen een ring omdat ze in de winter stoppen met groeien en aan het begin van elk koud seizoen een ringgrens vormen. In andere klimaten vormt het droge seizoen de ringgrens. De breedte van ringen, de dichtheid van hout en veranderingen in de houtchemie leggen allemaal vast hoe het weer was in het jaar waarin de ring werd gevormd. Na verloop van tijd bouwen bomen een record van klimaatverandering op in hun stammen, waardoor een record wordt gevormd waarin elke waarde kan worden gekoppeld aan een kalenderjaar.

Records

De aanwezigheid van bomen over het grootste deel van de wereld - en de gemakkelijke beschikbaarheid van oude boommonsters in gebouwen, kerken en boten, dankzij hun constructie van hout - zijn de reden waarom boomringen zo'n krachtige gegevensbron zijn. Door levende bomen, dood hout en archeologische monsters samen te voegen, gaan onze jaarringen duizenden jaren terug.

Een van de belangrijkste bevindingen van wereldwijde studies van boomringen is dat er in de afgelopen 2000 jaar geen periode is geweest vóór de industriële revolutie waarin de hele planeet tegelijkertijd is opgewarmd (of afgekoeld). Dit is een uniek kenmerk van door de mens veroorzaakte klimaatverandering in het industriële tijdperk:bijna overal op de planeet warmt het op.

We kunnen kijken naar perioden van natuurlijk afwijkend klimaat gedurende de laatste paar duizend jaar om te begrijpen hoe ons klimaatsysteem verandert als de planeet opwarmt. Het verkennen van middeleeuwse archieven onthult dat klimaatafwijkingen verschillende plaatsen op verschillende manieren beïnvloeden.

De middeleeuwse klimaatafwijking, bijvoorbeeld, is genoemd naar de ongewoon warme temperaturen die in de middeleeuwen in Europa werden ervaren, hoewel het oostelijke tropische deel van de Stille Oceaan in die tijd eigenlijk koeler werd.

Regen

Boomringen helpen ons ook om patronen van natte en droge klimaatfasen uit het verleden te begrijpen. In gebieden waar boomgroei gevoelig is voor regenval, waaronder in Europa, de Aziatische moessonregio, Noord-Amerika en Mexico, is informatie van duizenden boomringen gebruikt om "atlassen" op te bouwen van veranderingen in regenval uit het verleden. Deze reconstructies geven een sterk beeld van de relatie tussen de ontwikkeling van onze samenlevingen en de stabiliteit van ons klimaat.

In de droge gebieden van Noord-Mexico en het westen van de VS levert archeologisch hout een record van droogte-intensiteit die 1200 jaar teruggaat. Dit record onthult "megadroogte" fasen, waar weinig regenval leidde tot smalle boomringen.

Er zijn nauwe correlaties tussen deze smaller wordende ringen en historische gegevens die de ineenstorting van lokale inheemse Amerikaanse gemeenschappen laten zien tijdens een droogte die volgens boomringgegevens tientallen jaren heeft geduurd.

Britse populaties zijn historisch gezien meer getroffen door natte zomers dan door droge, omdat ze kunnen leiden tot misoogsten. Klimaatinformatie in oude Britse eiken laat zien wanneer het VK en Europa opeenvolgende natte, koele zomers beleefden.

Een dergelijke gebeurtenis, rond 1310, is bekend geworden als de Dantean-anomalie, een landbouwcrisis die resulteerde in het verlies van een zesde van de Europese bevolking, aangezien natte zomers leidden tot misoogsten en hongersnood.

De verhalen over het klimaat in het verleden die bomen in hun stammen bevatten, geven ons een treffend inzicht in hoe nauw sociale en klimaatstabiliteit met elkaar verweven zijn. Deze verhalen over klimaatomstandigheden in het verleden roepen vragen op over wat voor toekomst we voor onszelf creëren.