Klimaatjagers: op zoek naar kantelpunten (‘tipping points’) in het klimaatsysteem

Vanaf komende zondag brengt de VPRO de serie ‘klimaatjagers’ uit (Nederland 2, 20:20). Hierin “reist klimaatjournaliste Bernice Notenboom met wetenschappers de wereld rond langs plekken waar klimaatveranderingen hele ecosystemen ingrijpend beïnvloeden.”

Centraal in de serie staan zogenaamde kantelpunten (‘tipping points’) in het klimaatsysteem. Bij een kantelpunt zorgt een relatief kleine verandering voor een relatief groot gevolg, en kan het klimaat in een andere evenwichtssituatie terecht komen, met alle problemen van dien. (Vergelijk het met het begrip ‘metastabiel’ uit de natuurkunde, met het klassieke voorbeeld van een bal die op een heuvel ligt en slechts een klein zetje nodig heeft om in het dal –de nieuwe evenwichtssituatie– te komen.)

Deze kantelpunten kunnen een versnelde klimaatverandering in gang zetten die we niet meer in de hand hebben en in principe onomkeerbaar is. Een voorbeeld van een kantelpunt is het afsmelten van de Noordpool. IJs reflecteert een veel groter deel van het inkomend zonlicht (het heeft een hogere albedo) dan land of water. Als ijs smelt en het daaronder liggende land of water aan het zonlicht komt bloot te staan, wordt dus meer zonlicht geabsorbeerd dan daarvoor het geval was. Dit zorgt voor extra opwarming, wat leidt tot het smelten van nog meer ijs, en de cirkel is rond.

Tim Lenton, die in de televisieserie ook een belangrijke rol speelt, identificeerde in een artikel in 2008 de meest relevante kantelpunten. Er is een groot verschil in de tijdsschaal waarop deze kantelpunten zich zouden kunnen manifesteren: Het ene kantelpunt kan binnen tien jaar ‘kantelen’, bij het andere kantelpunt kan dit tientallen tot honderden jaren duren. Volgens de gangbare inzichten duren de mondiaal meest ingrijpende kantelpunten (zoals het versneld afsmelten van de grote ijskappen op Antarctica en Groenland, of het vrijkomen van grote hoeveelheden methaan) het langst om daadwerkelijk te ‘kantelen’. Over de kans op het vrijkomen van grote hoeveelheden methaan is recent veel gesteggeld n.a.v. een publicatie van Whiteman et al.

Lenton et al 2008 - Tipping points overview

De afname van het Arctische zee-ijs heeft veel aandacht gekregen als gevolg van de record-lage ijsbedekking in de nazomer van 2007 en 2012. Dit is volgens enkele recente studies echter een reversibel proces: Als het klimaat weer zou afkoelen, zou het zee-ijs weer snel terugkeren (Notz, 2009). Anderen beweren dat het afsmelten van het zee-ijs een voorbode is van andere gevaarlijke kantelpunten zoals het vrijkomen van methaan uit permafrost en uit de oceaanbodem (Arctic Methane Emergency Group; Duarte et al., 2012). Een deel van de onenigheid lijkt terug te voeren te zijn op verschillende interpretaties van wat een kantelpunt nu precies inhoudt: Zo zijn sommige experts van mening dat een kantelpunt onomkeerbaar dient te zijn (Eisenman et al., 2009; Tietsche et al. 2011; Notz, 2009), terwijl anderen dat geen noodzakelijke eigenschap vinden om iets als kantelpunt te bestempelen (Duarte, 2012; Lenton, 2008). Dit onderscheid is echter niet zwart-wit en is voornamelijk relevant in het onwaarschijnlijke scenario waarbij emissies binnen afzienbare tijd zeer sterk worden teruggebracht.

Het smelten van de grote ijskappen op Groenland en Antarctica ligt net iets anders: Boven een bepaalde opwarming zou verder smelten niet meer te voorkomen zijn (Notz, 2009), ook al zou het klimaat weer licht afkoelen. Deze ijskappen vertonen namelijk een bepaalde mate van hysterese: Hun grootte hangt niet alleen af van het huidige klimaat, maar ook van het historische klimaat. De ijskap is groter als men uit een kouder klimaat komt dan als men uit een warmer klimaat komt. De respons van de ijskappen hangt af van de (richting en grootte van de) temperatuurverandering maar ook van de tijdsduur waarop de temperatuur verandert. Zoals Roderik van der Wal (UU) zegt: “De ijskappen zijn wel gevoelig maar ook een beetje sloom”.

Het probleem van kantelpunten is dat ze pas onomstotelijk kunnen worden aangetoond als ze gepasseerd zijn, maar dat kan maatschappelijk onwenselijke gevolgen hebben. Dat maakt het belangrijk om indicatoren te identificeren waaraan te zien is dat het systeem een kantelpunt nadert. Een studie naar kantelpunten in het verleden (bijv de overgang van een ijstijd naar een interglaciaal) laat zien dat statistische technieken een naderend kantelpunt kunnen identificeren (Lenton et al., 2012). Een toename in en vertraging van de fluctuaties kan een teken zijn van een naderend kantelpunt (Ditlevsen and Johnsen, 2010). De eventueel optredende vertraging is het gevolg van de langere hersteltijd na een systeemverstoring (ook wel ‘critical slowing down’ genoemd). Het voordeel van dergelijke statistische indicatoren is dat ze in principe ook bruikbaar zijn zonder een volledig begrip van de onderliggende fysische mechanismen.

Een kantelpunt kan geïnduceerd worden door een toename in de klimaatforcering boven een kritieke grens, maar kan ook door toevallige variaties (“noise”) of door een versnelling in bepaalde systeemveranderingen worden veroorzaakt (Ashwin et al, 2013). Deze laatste twee typen kantelpunten, zoals die ook in het verleden zijn voorgevallen, zijn in principe niet voorspelbaar, ook niet via bovengenoemde statistische indicatoren zoals hierboven beschreven (Ditlevsen and Johnsen, 2010).  Van een universeel geldige indicator is dus een sprake. Het is vaak niet bekend waar de grens van het systeem ligt waarbij het gaat kantelen.

Non-lineair gedrag in het klimaatsysteem kan tot een plotselinge versnelling leiden (en daarmee het systeem doen ‘kantelen’), maar er kan ook sprake zijn van een meer geleidelijke versnelling (zoals bijvoorbeeld al te zien is in de recente ontwikkelingen van het Arctische zee-ijs, het versneld afsmelten van de Groenlandse ijskap, of de versnelde zeespiegelstijging).

Alle inspanningen ten spijt om kantelpunten vroegtijdig te kunnen signaleren, tasten we voor een groot deel nog in het duister om dergelijke systeemveranderingen te kunnen voorspellen of om de waarschijnlijkheid ervan in te kunnen schatten. Het valt echter niet uit te sluiten dat kantelpunten zullen optreden bij voortdurende emissies. Het is derhalve een fenomeen waar we rekening mee dienen te houden.

Op wetenschap24 en hier op dit blog zal bij elke aflevering een achtergrond artikel verschijnen. Dit artikel is mede gebaseerd op een bijdrage aan het rapport van het Rathenau Instituut over geo-engineering dat einde van dit jaar uitkomt.

20 Reacties op “Klimaatjagers: op zoek naar kantelpunten (‘tipping points’) in het klimaatsysteem

  1. Hi Bart,

    Dank, een zeer helder overzicht van de kantelpunten en van het recente onderzoek op dit terrein. Het barst in de natuurkunde overigens van de meta-stabiele toestanden, met ‘evenwichten’ die dikwijls heel tijdelijk zijn:

    Als het systeem over een grens geduwd wordt, kan er een plotselinge en grootschalige faseverandering plaatsvinden – bijvoorbeeld simpelweg het ontdooien van ijs tot water, of allerlei andere faseovergangen zoals die in metaallegeringen:

    De respons is dus lang niet altijd evenredig met de initiële verstoring. Ik ben heel benieuwd naar de avonturen van Bernice Notenboom, en ik ga morgenavond (zondag 20:20 op Ned 2) zeker kijken.

  2. Als ik het goed begrijp, is er bij kantelpunten geen sprake meer van negatieve feedbacks, die een verandering corrigeren.
    Maar op Aarde is er altijd een grote negatieve feedback aanwezig in de vorm van fotosynthese. (of GAIA zoals James Lovelock, dat feedbacksysteem noemt.)
    Als er meer zonlicht doordringt in de poolzee, dan zal dat voor een groot deel door eencellige algen worden ingevangen. De energie uit het zonlicht warmt dan niet het water op, maar wordt opgeslagen in koolhydraten (en later vetten).
    Bij dit proces verdwijnt er tevens CO2 uit het zeewater,
    Veel eencellige algen onttrekken extra CO2 aan het zeewater om kalkskeletten te vormen, die zullen afzinken naar de oceaanbodem.
    Onderschat de kracht van deze biologische negatieve feedback niet.

    De Noordpool is al eerder ijsvrij geweest en dat bleek toen geen onomkeerbaar kantelpunt te zijn: het zeeijs is immers gewoon weer teruggekeerd op de Noordpool.

  3. Hans Custers

    @ Hans Verbeek,

    Als ik het goed begrijp, is er bij kantelpunten geen sprake meer van negatieve feedbacks, die een verandering corrigeren.

    Dat is het probleem, je begrijpt het niet goed. Het speelt altijd een combinatie van positieve en negatieve feedbacks, waar het om draait is hoe de balans tussen die twee uitvalt.

    Bart schrijft hierboven:

    Een deel van de onenigheid lijkt terug te voeren te zijn op verschillende interpretaties van wat een kantelpunt nu precies inhoudt: Zo zijn sommige experts van mening dat een kantelpunt onomkeerbaar dient te zijn (Eisenman et al., 2009; Tietsche et al. 2011; Notz, 2009), terwijl anderen dat geen noodzakelijke eigenschap vinden om iets als kantelpunt te bestempelen (Duarte, 2012; Lenton, 2008).

    Ik begrijp niet wat je daar met de laatste alinea van je reactie aan toe wilt voegen.

  4. @Hans Custers: ik bedoelde natuurlijk dat de positieve feedback veel sterker is dan de negatieve feedback. En ik denk dat jij ook wel weet dat ik dat bedoelde.
    Het afsmelten van het Noordpoolijs is voor zover we nu begrijpen een omkeerbaar kantelpunt, dat tientallen jaren in beslag kan nemen.

    In het stuk hierboven worden kantelpunten zeer ruim gedefinieerd, zodat het begrip niet alleen onomkeerbare snelle veranderingen omvat maar ook trage omkeerbare ontwikkelingen, die honderden jaren in beslag kunnen nemen.
    Een dergelijk ruime definitie is al snel aanleiding voor onbegrip en discussie.

    Ik zou de trage reversibele kantelpunten liever cycli noemen, maar dat is een persoonlijke voorkeur.

  5. Hans V,

    Een “cyclus” suggereert dat het vanzelf op en neer gaat. Zoals bijv de 11-jarige zonnecyclys, of oceaancycli als PDO, AMO, ENSO. Dat is fundamenteel anders dan een tipping point, ook als het laatste ‘ruim’ wordt geinterpreteerd zodat het niet reversibel hoeft te zijn om als tipping point bestempeld te worden. Bij een tipping point komt het systeem relatief snel in een andere evenwichtstoestand terecht en is de kans om vanzelf terug te keren naar de vorige toestand miniem.

    Als je een stoel op z’n kant zet, zal bij een geringe hoek de stoel terug naar de zitpositie bewegen als je ‘m loslaat. Als de hoek een bepaalde kritische waarde overschrijdt zal de stoel echter op z’n kant vallen als je ‘m loslaat. Dan is de stoel in een andere evenwichtssituatie belandt en zal die niet vanzelf terug in zittende stand komen. Dat is dus een (letterlijk) kantelpunt. Een cyclus zou zijn als de stoel om wat voor reden dan ook op en neer beweegt tussen de 10 graden links en via het midden 10 graden naar rechts.

  6. Hans Custers

    Het zou natuurlijk kunnen dat die omgevallen stoel op een schip ligt, dat dat schip in een storm terecht komt en dan zodanig heen en weer slingert dat die stoel weer op zijn pootjes terechtkomt. Ofwel: als je heel graag wilt zou je zelfs over het begrip “onomkeerbaar” een eindeloze semantische discussie kunnen voeren. Ik stel voor dat we dat hier niet doen….

  7. Bart,

    Je blogstuk staat nu ook op W24, zie ik:

    http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2013/september/De-wetenschap-achter-klimaatkantelingen.html

    Helder artikel en een interessante aflevering van ‘Klimaatjagers’ met Bernice Notenboom.

  8. Hans Verbeek – “De Noordpool is al eerder ijsvrij geweest” – wanneer? Waardoor?
    “het zeeijs is immers gewoon weer teruggekeerd op de Noordpool.” – wanneer? Waardoor?

  9. @cRR Kampen: in het Krijt, je weet wel het tijdperk van de dinosaurussen.
    Pas veel later is de Noordpool bedekt geraakt met ijs.

    Trouwens: elke winter keert het ijs terug op de Noordpool. Waardoor: doordat er minder zonlicht valt op het Noordelijk Halfrond.

    Denk je dat een toename van de bewolking ervoor kan zorgen dat het ijs terugkeert op de Noordpool? Zou de theorie van Svensmark (hoge zonne-activiteit in de 20e eeuw zorgt voor een kleine afname van de bewolking) een deel-verklaring kunnen vormen voor de afname van het Noordpoolijs in de afgelopen decennia?

  10. Beste Hans Verbeek,

    in het Krijt, je weet wel het tijdperk van de dinosaurussen.

    Juist. Als er een Tyrannosaurus Rex uit het Krijt door je straat banjert, is er ook niets aan de hand?

    Verder gaat het hier over kantelpunten en niet over Svensmark. De meest ernstige tekortkoming van Svensmark’s ‘hypothese’ is wel dat de zonne-activiteit juist is gedaald (en GCR’s juist licht toegenomen) sinds zonnecyclus 19 (1954-1964). De snelle afname van het poolijs is echter eind jaren ’70 op gang gekomen en is versneld tijdens de jaren ’90 en vooral na 2000. Over Svensmark is hier al eerder geschreven:

    Wetenschapsjournalistiek, deel II: ‘false balance’ in berichtgeving over CLOUD experiment bij CERN

    De sceptische top 10 of: waarom klimaatsceptici ongeloofwaardig zijn (7 t/m 9)

    IPCC AR5 concept gelekt – invloed van zon op opwarming nog steeds minimaal

    Eventueel kan je dáár verder over het nieuwste paper van Svensmark, dat je ongetwijfeld wilt gaan promoten – grotendeels een herhaling van zetten, want het laat hetzelfde zien wat Kirkby ook al gevonden heeft. Over de trend van het poolijs is aan te raden:

    Het smelten van het Arctische zee-ijs – Jos Hagelaars

  11. Bob, ik had alleen een antwoord van cRR Kampen verwacht.
    Je hoeft je niet overal mee te bemoeien.

    “Verder gaat het hier over kantelpunten en niet over Svensmark.”
    Precies. Laten we ontopic blijven.
    Kennelijk heeft cRR Kampen niets zinvols te melden over kantelpunten en stelt alleen kinderachtige vragen om de discussie op gang te houden.

  12. Beste Hans,

    Als mede-moderator bemoei ik me met van alles, vooral als het off-topic gaat. Over Svensmark kan je bij de al bestaande blogstukken terecht.

    Een ijsvrije noordpool bagatelliseren omdat het tijdens het Krijt (> 65 miljoen jaar geleden) al eerder voorkwam lijkt me niet zinvol. Onderzoek laat zien dat als het zee-ijs in september geheel weg zou zijn, dat best gevolgd kan worden door sommige jaren waarin er weer (wat) ijsbedekking is.

    Een terugkeer naar de normale ijsbedekking van het Holoceen zou echter een sterke afkoeling van het klimaat en een daling van de broeikasgassen vereisen.

    Zee-ijs over de laatste 1450 jaar – Kinnard 2011

  13. Bob, op de tijdschaal van één jaar blijkt de omvang van het Noordpoolijs een cyclus te volgen: het smelt af en groeit weer aan. Op de tijdschaal van 15.000 jaar blijkt er ook sprake van een cyclische ontwikkeling: de IJstijden-cyclus.
    Als je kijkt naar een korte periode van 1450 jaar, dan zie je niet de volledige cyclus.

    Voor beide cycli (de jaarlijkse cyclus en de IJstijden-cyclus) is de hoeveelheid zonlicht, die het aardoppervlak van het Noordelijk Halfrond bereikt, de belangrijkste factor. Valt er meer zonlicht op het Noordelijk Halfrond, dan smelt het Noordpoolijs af.
    In beide cycli zijn de veranderingen omkeerbaar.
    Ik stel voor dat we niet eindeloos gaan discussieren over de vraag of kantelpunten omkeerbaar kunnen zijn.

  14. Hans Verbeek,

    Ik heb een wel erg flauw commentaar van jou verwijderd. Blijf ajb on-topic en druk je ajb met een minimum aan respect uit.

    Over je “ijstijden-cycli”: Die hebben een fysische oorzaak zoals je weet (o.a. de baan vd aarde om de zon). Dat speelt nu niet zoals je weet (qua tijdsschaal komt dat totaal niet overeen en qua richting ook niet: over de komende duizenden jaren zou dat langzaam de koude richting op gaan, en dus niet over tijdschaal van toentallen jaren heel snel naar een warmere richting).

    Het is duidelijk dat je dit weet, dus waarom kom je dan met die verhaaltjes over ijstijdencycli aanzetten, alsof die verantwoordelijk zijn voor wat we nu zien? Probeer je mensen voor de gek te houden?

    We willen hier een serieuze discussie voeren. Iedereen, dus inclusief jij, is van harte uitgenodigd daaraan mee te doen. Maar dan wel serieus. Er zijn genoeg andere blogs waar het motto is “hoe meer verwarring, hoe meer vreugd”. Dit blog is er daar niet een van.

  15. Bart, ik wil hier ook een serieuze discussie voeren. Lees mijn eerste reactie hierboven.
    De reactie van cRR Kampen lijkt me geen bijdrage aan een serieuze discussie. Sterker nog: het is vragen naar de bekende weg. Iedereen weet dat de Noordpool al eerder ijsvrij is geweest.

    In de spelregels staat:
    ” Geen commentaren die als enige functie hebben om anderen te ergeren”
    Ik probeer me daaraan te houden.
    Als iedereen dat doet, dan stijgt daarmee het nivo van de discussie.

  16. @ Hans Verbeek,

    Bart, ik wil hier ook een serieuze discussie voeren. Lees mijn eerste reactie hierboven.

    Uit die eerste reactie – de opmerking over onomkeerbaarheid – viel al weer op te maken dat je niet of nauwelijks had gelezen wat Bart daar over schreef. Het zoveelste bewijs dat je volstrekt niet in de inhoud van de discussies hier geïnteresseerd bent. En als je ook nog eens tegen Bob begint te mekkeren omdat hij inhoudelijk antwoord geeft op een opmerkingen van jou die eigenlijk aan iemand anders gericht waren, dan bewijs je definitief dat dat antwoord, de inhoud, wel het allerlaatste is dat je interesseert.

    Je bent hier en elders zeer regelmatig gewezen op je getrol, en je bent niet bereid je daar iets van aan te trekken. Dat je nu ook nog eens met het vingertje naar anderen zit te wijzen is het toppunt van treurigheid, zelfs beneden jouw niveau.

  17. Mijne dames heren,

    Naar aanleiding van een stuk ïnternational polar year ” heb ik de volgende hypothetische vraag. Al enige tijd maak ik me met vele ongerust over klimaatveranderingen. Daarbij gaat mijn interesse uit naar de materie rondom de permafrost gebieden op aarde. Tevens de oliewinning en de samenhang hiertussen. De platentektoniek van de aardkorst wordt mijns inziens ook beïnvloed door klimaatverandering.

    Met het smelten van de permafrostgebieden op aarde komt er meer water. Water is in vloeibare toestand 9% zwaarder dan in bevroren toestand. De totale druk op de aardkorst zal dan aannemelijk toenemen. Dit combinerend met de immense hoeveelheden olie die uit de aarde worden gehaald en de daarbij ontstane tegendruk vanuit de aardkorst. Olie en gas hebben de neiging met druk naar de oppervlakte te komen. in de olie-industrie wordt bij winning tegendruk geproduceerd.

    Is het simpelweg niet plausibel aan te nemen dat door het extraheren van fossiele aardolie de kerndruk vanuit de aarde op de aardkorst toeneemt? Daarbij het volume gewicht van vloeibaar water op het totaal van de aarde en de daarbij gepaarde druk op de aardkorst. Immers het gewicht van de totaalmassa aan ijs op aarde veranderd het totaalgewicht van de planeet.
    Hoe kijkt u tegen deze gegevens aan en zijn er al berekeningen over de totale toename van het uiteindelijk gewicht van de aarde door smeltwater?

    Hoogachtend,
    Marianne Rus

  18. Dag Marianne Rus,

    Een mooie vraag, er is vast een heel boek over te schrijven. Hierbij wat overwegingen van een niet-geoloog en alvast mijn conclusie: ik vermoed dat u zich over *deze* effecten niet veel zorgen hoeft te maken.

    Van de effecten die u noemt zijn er misschien één of twee wel van invloed, maar de veranderingen en de krachten die daar spelen zijn *hooguit* vergelijkbaar met wat er tijdens een interglaciaal —> glaciaal —> interglaciaal zich afspeelt aan het aardoppervlak. Tijdens de ijstijdencyclus gebeurt er onder meer:

    * een ijspakket tot 2 á 3 kilometers dik bouwt zich op over de noordelijke helft van Amerika en Eurazië;
    * zeespiegel varieert wel 120 meter doordat het water onttrokken wordt aan de oceaan, en als ijs op land terecht komt;
    * daarbij wordt dus het gewicht verplaatst van oceaanbodem —> noordelijk deel van de continenten;
    * en na ca. 100.000 jaar (gemiddelde duur van een glaciaal) weer terug —> oceaanbodem.

    Het is zeker waar dat dit meetbare gevolgen heeft. Er is ‘glacial isostatic adjustment’ — stijging of daling van de oceaanbodem als gevolg van deze verplaatsing van gewicht — en daar moet voor gecorrigeerd worden bij het meten van de zeespiegelstijging. Hier staan twee goede artikelen:

    The Elastic Earth
    Glacial Isostatic Adjustment

    De continentale platen ‘kantelen’ ook enigszins door de verplaatsing van gewicht en veren dan weer terug. Een mooi voorbeeld van dit effect zijn de zogeheten ‘3-meter beaches’, plekken rond de evenaar waar de zeespiegel ca. 3 meter gedaald lijkt te zijn over de afgelopen ca. 5000 jaar:

    Kantelende continenten

    Om welke krachten gaat het? Dat is af te meten aan de variatie in de zeespiegel, je kan het uitdrukken in gigatonnen gewicht. Eén gigaton is het gewicht van een kubieke kilometer water — dus als je in gedachten een kubus uit zee snijdt van 1 km x 1 km x 1 km, heb je ongeveer 1 gigaton (iets meer). Zo verplaatst zich nu ieder jaar ruim 400 gigaton aan landijs van de continenten naar de oceaan. De smelt van permafrost is daar een klein deel van en permafrost bevindt zich al deels onder water […]

    PS: ik heb nu helaas even weinig tijd en kom er vanavond of morgen op terug.🙂

  19. Bob, Marianne, laat me ook even snel een denkfoutje uit de weg ruimen:
    Water weegt niet 9% meer. 1 kilo ijs weegt hetzelfde als 1 kilo water. Dus, de druk neemt niet toe als 1 kilo ijs smelt. Waarschijnlijk verwart Marianne het gewicht met de dichtheid van ijs.

  20. Hallo Marianne, dat is inderdaad een interessante vraag. Ik krijg dan altijd de neiging om wat te rekenen om er een gevoel voor te krijgen. Hiervoor heb ik wat gegevens verzameld uit:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Earth
    http://en.wikipedia.org/wiki/Greenland_ice_sheet
    http://en.wikipedia.org/wiki/Antarctic_Ice_Sheet
    http://www.engineeringtoolbox.com/ice-thermal-properties-d_576.html
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Aardkorst
    http://www.britannica.com/EBchecked/topic/452187/permafrost/65728/Climatic-change#toc65733

    Het is natuurlijk niet zo dat het totaalgewicht van de planeet verandert. Stel echter dat alle ijs op de Groenland en Antarctica zou smelten, dan betekent dat een verplaatsing van gewicht wat nu op deze twee landmassa’s rust naar de oceaan. Uit het artikel ‘Aardkorst’ van Wikipedia begrijp ik dat er een verschil is qua dikte en dichtheid tussen de ‘oceanische korst’ en de ‘continentale korst’. Als alle ijs op Groenland en Antarctica smelt, zal de oceanische korst zwaarder worden en de continentale korst lichter. Deze gewichtsverplaatsing zal worden uitgespreid over duizenden jaren, die waarschijnlijk nodig zijn om al dat ijs te doen smelten, vooropgesteld dat we gewoon doorgaan met het verstoken van fossiele brandstoffen. Over hoeveel gewichtsverplaatsing gaat het in dat geval?

    Groenland heeft een oppervlak van 1.7 miljoen km², met daarop 2.85 miljoen km³ ijs. Antarctica heeft een oppervlak van 14 miljoen km² met 26.5 miljoen km³ ijs. Dit is samen een oppervlak van 15.7•1012 m² met 29.35•1015 m³ aan ijs. Het ijs heeft een soortelijk gewicht van circa 920 kg/m³, dus totaal is er 27•1018 kg ijs op Groenland en Antarctica.

    Bij het smelten zal dat ijs over de oceanen worden verspreid. De oceanische korst is circa 8 tot 10 km dik (rekenen met 9 km) met een soortelijk gewicht van 3100 kg/m³. De aarde heeft een straal van 6370 km en is voor 70.8% bedekt met water. Dit is een oppervlak van 3.61•1014 m² aan water. De oceanische korst weegt dus: 9000 * 3.61•1014 * 3100 = 10.1•1021 kg. Deze korst zal een extra gewicht van 27•1018 kg te verstouwen krijgen en dat is dan totaal ongeveer 0.3% verdeeld over duizenden jaren. Ik zou me daar geen zorgen over maken.

    De twee landmassa’s van Groenland en Antarctica liggen op de continentale korst, die heeft een dikte van 30-40 km (rekenen met 35 km) en een soortelijk gewicht van 2800 kg/m³. Het oppervlak van de twee landmassa’s is 15.7•1012 m², de continentale korst weegt daar dus 15.7•1012 * 2800 * 35000 = 15.4•1020 kg. Het gewicht dat zij verliezen is dan 100 * 27•1018 / 15.4•1020 = 1.8 %, eveneens verdeeld over duizenden jaren. Lijkt me eveneens geen punt om zorgen over te hebben. Zoals Bob al aangeeft, zorgt dit massaverlies ervoor dat Groenland en Antarctica a.h.w. terugveren.

    Volgens Britcannica.com bevat de permafrost maximaal 5•105 km³ ijs, dat is dan 4.6•1017 kg. Eenzelfde sommetje als hierboven, leert dat dit 100 * 4.6•1017 / 10.1•1021 = 0.005% zal zijn van het gewicht van de oceanische korst. Verwaarloosbaar.
    De mensheid heeft nu totaal 515 Gigaton aan koolstof opgestookt. Als we dat in de vorm van aardolie (CnH2n+2) nemen is dat ongeveer 25% meer. Zelfs als we het afronden op 1000 Gigaton, is dit 1•1015 kg. Op het totale gewicht van de aardkorst is dit zeker verwaarloosbaar.

    Samengevat:
    Op grond van de grove sommetjes hierboven – als ik geen rekenfout/denkfout heb gemaakt – zou ik zeggen dat het gewicht aan fossiele brandstoffen dat we onttrekken aan de aardkorst en het verplaatsen van water uit de permafrost zeker verwaarloosbaar zijn t.o.v. het gewicht van de aardkorst. Zelfs als alle ijs op Groenland/Antarctica zou smelten betekent dat voor het gewicht van de ‘oceanische korst’ minder dan 1 procent verschil, wat ook nog eens duizenden jaren zal duren.
    De vraag is daarbij dan nog wat die kleine gewichtsverschillen uitmaken voor de plaattektoniek. Die platen ‘drijven’ immers op een soort ‘vloeibare’ laag.

    Marianne, ik denk dat we onze aandacht beter kunnen richten op het verminderen van het dumpen van CO2 in de atmosfeer en dat om de bekende negatieve effecten, o.a. opwarming, meer extreem weer, zeespiegelstijging en oceaanverzuring tegen te gaan. Deze effecten zijn zeker niet ‘verwaarloosbaar’ op een tijdschaal van zelfs 100 jaar.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s