Zeespiegelstijging

Het grote ijs is in beweging gekomen

Een reconstructie van Antarctica zoals dat onder de ijskap ligt. Het is een continent met bergketens en zeetroggen.Beeld Illustratie IMAU, Universiteit Utrecht

De ijskap van Antarctica is de grote onzekere factor in de voorspellingen voor de zeespiegelstijging. Wetenschappers proberen te begrijpen wat daar gebeurt. ‘Alle tekenen wijzen erop dat de ijskap op zoek is naar een nieuw evenwicht.’

Stel, u heeft een cruise geboekt waarin u zich laat meevoeren over de wereldzeeën. Op een ochtend wordt u wakker, u kijkt door de patrijspoort naar buiten en ontwaart een enorme ijsberg. Waar zijn we, is uw eerste gedachte. Is dit de Noord- of de Zuidpool? De vorm van de ijsberg kan uitkomst bieden. Is het een tafelijsberg, een groot rechthoekig gevaarte, dan bent u in de buurt van Antarctica. In het Arctisch gebied of rond Groenland komen zulke ijsbergen niet voor.

Dat heeft met de vorm van de Antarctische ijskap te maken. Aan de randen glijdt het ijs in machtige gletsjers gestaag de zee op. Daar gaan ze over in drijvende, honderden meters dikke ijsplaten die een eind de zee in steken. Soms breekt een stuk van zo’n plaat af, waarna het als een grote schoenendoos wegdobbert, een gewis smeltlot tegemoet.

De Groenlandse ijskap kent geen ijsplaten. De gletsjers hebben zich teruggetrokken op het land en het ijs daar brokkelt in onregelmatige vormen af. “Maar ooit werd ook Groenland omringd door ijsplaten”, vertelt Michiel van den Broeke, hoogleraar polaire meteorologie aan de Universiteit Utrecht. “Na de laatste ijstijd zijn die verdwenen. Dat dreigt nu ook op Antarctica te gebeuren. We hebben het in ons vak al over de Groenlandi­ficering van Antarctica.”

Een zeespiegelstijging van drie of zes meter

In de modellen voor de verwachte stijging van de zeespiegel is het ijs van Antarctica de grote onzekere factor. De voorspellingen voor de ijskap van Groenland en de kleine gletsjers in de bergen zijn relatief robuust, zegt Van den Broeke. We weten ook goed hoeveel het zeewater door de extra warmte zal uitzetten. “Van Antarctica weten we het niet. Maar alle tekenen wijzen erop dat de ijskap daar in beweging is gekomen. Op zoek naar een nieuw evenwicht in een warmere wereld. Dat kan nog eeuwen gaan duren. Maar je zit zomaar op een massaverlies van vijf of tien procent. Dat is een zeespiegelstijging van drie of zes meter.”

Vreemd genoeg is dat nog niet zo heel lang algemene kennis. Hoewel al in de vorige eeuw geschreven werd over de enorme omvang van de Antarctische ijskap – die goed is voor bijna zestig meter zeespiegelstijging – kwam het ijs niet in de klimaatmodellen voor. “Mensen vergeten nogal eens hoe recent dat inzicht is. In 1990, bij zijn eerste rapport, ging het IPCC, het klimaatpanel van de Verenigde Naties, er nog van uit dat Groenland en Antarctica geen rol speelden bij de stijging van de zeespiegel. Eigenlijk omdat men geen idee had wat daar gebeurde. Hoeveel sneeuw valt er, hoeveel ijs smelt, hoeveel ijsbergen worden er gevormd? Men wist het niet goed, en omdat niemand er een slag naar wilde slaan, bleven de ijskappen buiten beschouwing.”

Dat beeld veranderde na de eeuwwisseling. In 2002 werden de twee Grace-satellieten gelanceerd die het zwaartekrachtveld van de aarde in kaart moesten brengen. Drie jaar later kwamen de eerste resultaten vrij: Groenland en Antarctica – West-Antarctica, om precies te zijn – verloren wel degelijk ijs. “Het was een wake-upcall”, zegt Van den Broeke.

Een ijskap creëert zijn eigen klimaat

Hij was zelf begin jaren negentig al als student op Groenland geweest. “Ik was mee in een groep met mijn hoogleraar, Hans Oerlemans. Klimaatverandering was toen nog geen hot issue. Oerlemans wilde gewoon weten wat daar gebeurde. Zo’n ijskap creëert zijn eigen klimaat. Wind, temperatuur en neerslag worden erdoor beïnvloed. Wij kwamen om te meten.”

Die nieuwsgierigheid betaalde zich uit. Toen de Grace-satellieten met hun resultaten kwamen, waren de Utrechters vrij snel in staat om de dynamiek van het Groenlandse massaverlies te modelleren. In 2009 verscheen in het vakblad Science een artikel van de Utrechtse groep waarin de massabalans van het ijs in kaart was gebracht. Hoeveel komt er jaarlijks bij door sneeuwval, hoeveel smelt er en hoeveel ijs kalft af? Met als belangrijkste conclusie: sinds 2000 heeft Groenland netto 1500 miljard ton ijs verloren. Inmiddels is duidelijk dat dit verlies de ­afgelopen decennia een versnelling heeft ­ingezet.

“Maar de ijskap van Antarctica is een heel ander verhaal”, zegt Van den Broeke. “De vraagstelling is verschoven van een direct zichtbare invloed naar verborgen processen.”

Voor de goede orde: Van den Broeke en zijn collega’s weten wel hoe het continent ijs verliest. In tegenstelling tot op Groenland is het directe smeltproces maar een kleine factor. “Weliswaar smelt in de zomer het ijs aan het oppervlak, er ontstaan zelfs rivieren en meren van smeltwater, maar het meeste vriest ook weer aan.”

IJsgrotten

Antarctica verliest voornamelijk ijs, doordat stukken van de ijsplaten afbreken – de tafelijsbergen – en doordat de platen van onderaf wegsmelten. “Dat laatste proces onttrekt zich aan ons zicht. Het zijn ijsgrotten. De oceaan wordt aan de bovenkant afgedekt door zo’n drijvende ijsplaat. Aan de onderkant, soms wel een paar honderd meter diep, heb je de rotsbodem. Daartussen circuleert het oceaanwater, dat een paar graden boven nul is. De plaat smelt aan de onderkant en het zoete smeltwater, dat lichter is dan zout zeewater, stroomt langs de plaat naar het oppervlak. Zo ontstaat een soort pomp die de warmte van het zeewater efficiënt naar het ijs brengt.”

Een ijsplaat boet op die manier soms tientallen meters per jaar aan dikte in. De vraag is: hoe reageert de ijskap die op het land ligt, op dit verlies? Van den Broeke: “Bij een normaal evenwicht compenseert de aanvoer vanuit de ijskap het verlies van de plaat. Er valt sneeuw op de ijskap. Dat verandert onder zijn gewicht in ijs en stroomt richting zee. Zo’n ijskap is geen massief blok, het ijs gedraagt zich als stroop. Zoals kinderen lekker dik stroop op hun pannekoek kunnen doen, wat dan eerst een bergje wordt en vervolgens naar de randen uitloopt, zo stroomt ook het gletsjerijs weg. Dat gaat met snelheden van een paar meter tot een paar honderd meter per jaar.”

De grenzen van ons begrip

Wat gebeurt er als de balans is verstoord, als de plaat door een warmere oceaan in een hoger tempo dunner wordt? “Voor die vraag komen heel wat disciplines bijeen. Meteorologie, oceanografie, geologie. Je moet weten wat de atmosfeer doet, wat het ijs op land en in zee doet, je moet de oceaanstromingen kennen, en je moet weten hoe de oceaanbodem eruitziet en reageert. Ik kan wel zeggen: als je die aspecten in één model wil stoppen, stuit je op de grenzen van ons begrip.”

Als de plaat afsmelt, ondervindt de ijskap minder weerstand en zal hij sneller in zee stromen. En wordt hij, net als de stroop op de pannekoek dunner. Dat betekent ook dat hij verder landinwaarts loskomt van de rotsbodem en nog sneller zal stromen. Zelfs als er piekjes in de bodem zitten die hem vasthouden maar op een gegeven moment moeten loslaten. Van den Broeke: “Een dunnere plaat breekt ook sneller en dan is er helemaal geen houden aan. Al is er een proces dat deze versnelling weer afremt. Als het gletsjerijs dunner wordt, vermindert de druk op de aardbodem die daardoor opveert. Tot wel vier centimeter per jaar. Alsof de aarde de gletsjer van onderen vastgrijpt.”

De tafelijsberg is karakteristiek voor Antarctica.Beeld Getty

Dan heeft hij het nog niet gehad over de oceaanstromingen, die moeten verklaren waarom West-Antarctica, en dan met name bij de Amundsenzee, het meeste ijs verliest. Of over de invloed van de wind die om het continent draait en het warme oceaanwater opstuwt. Volgens een studie, afgelopen zomer in Nature Geoscience, is deze circulatie door de opwarming versterkt en dat proces verklaart gedeeltelijk het versnelde ijsverlies.

Maar met dit alles heeft hij nog lang geen goed model voor de Antarctische ijskap. “Zo’n model moet enerzijds zeer fijnmazig zijn om deze processen in kaart te kunnen brengen en te voorspellen. Dat vergt enorme rekenkracht. Daarnaast kennen we veel details nog niet. Antarctica is voor een groot deel nog onontdekt. Wetenschappers sturen soms onbemande onderzeeërtjes onder het ijs, maar we zullen er vaker heen moeten. En gaan meten.”

Continent onder het ijs

Wat wel een grote stap voorwaarts was, was de kaart van het continent die in december in Nature Geoscience werd gepubliceerd en waar Van den Broeke en zijn groep aan meewerkten. Een kaart van het rotsige continent onder het ijs, om precies te zijn. Met hulp van radartechnieken en metingen aan gletsjerstromen brachten de onderzoekers een landschap in beeld van bergketens en zeetroggen. “Fantastisch toch! Hier word ik als wetenschapper heel blij van. Zoveel details. Over een paar jaar zullen we wellicht zeggen: deze kaart heeft het verschil gemaakt. Hiermee konden we alles veel beter modelleren.”

De kaart laat bijvoorbeeld zien dat de West-Antarctische ijskap voornamelijk rust op een rotsbodem onder zeeniveau, maar dat het ijs van Oost-Antarctica ook natte voeten heeft. “Die grote ijskap leek altijd onaangeroerd, maar de laatste studies suggereren dat ook daar massaverlies optreedt. Het zou een tijdelijk effect kunnen zijn. Het zeewater is er kouder, dus ook al kan het water via die troggen een heel eind onder het ijs komen, je verwacht dat de smelt daar minder is. Maar de ervaring leert dat we op Antarctica voortdurend achter de feiten aanlopen. Dus het zou zomaar kunnen dat we over tien jaar zeggen: hoe konden we zo stom zijn dat we dat toen niet hebben zien aankomen?”

Een stijgende zeespiegel

De ijskappen van Groenland en Antarctica zijn de afgelopen 25 jaar samen 6,4 biljoen ton lichter geworden. Dat ijsverlies was goed voor een zeespiegelstijging van 17,8 millimeter, meldde het Imbie deze week, het project dat de massabalans van de ijskappen bijhoudt (Ice Sheet Mass Balance Intercomparison Exercise). De kappen dragen nu voor een derde bij aan de zeespiegelstijging, schrijven de onderzoekers. Dat was in 1990 nog slechts vijf procent.

Voor de vraag waar dat heen gaat, kijken wetenschappers vooral naar het verleden. IJsmodellen zijn nog niet nauwkeurig genoeg om voorspellingen te doen. “Maar we kennen tijdperken waarin het net zo warm was als nu”, zegt Michiel van den Broeke. “Tijdens het vorige interglaciaal was het één graad warmer dan nu en stond de zee zes tot negen meter hoger. Nog verder terug in de tijd was het drie tot vier graden warmer en was het tot 25 meter extra. Dat zou betekenen dat we afkoersen op enkele meters extra.”

Als de opwarming van de aarde beperkt blijft tot twee graden, staat de zee volgens het laatste IPCC-rapport in 2100 43 centimeter hoger, terwijl het bij een ongeremde groei van de uitstoot tot bijna een meter kan oplopen. “In dat rapport werd de grafiek voor het eerst door het IPCC doorgetrokken naar 2300”, zegt Van den Broeke. “En dan zie je dat het zeker één meter wordt, en dat het bij een ongeremde groei vier meter kan worden, voornamelijk door de ijskappen. Daar zit een grote onzekerheid in. Wetenschappelijk is het zeer interessant om dat beter te begrijpen, maar voor het publiek moet de boodschap duidelijk zijn. Op die ene meter moeten we ons voorbereiden en we moeten alles op alles zetten om die vier meter te voorkomen.”

Lees ook over de ijskliffen van Antarctica

Sommige wetenschappers voorzagen een flinke  zeespiegelstijging doordat de gletsjers van Antarctica instabiel zouden worden en in zee zouden storten

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden