What’s up met de ijskap van Antarctica?

Soms is het goed om even over je schouder naar het verleden te kijken. Een tijdje terug waren zaken die nu normaal lijken of bekend zijn nog onbekend of abnormaal. Rond de eeuwwisseling bestond bijvoorbeeld een smartphone niet en was whatsapp niet meer dan een verbastering van Bugs Bunny’s “what’s up doc”. Aangaande Antarctica had men in 2001 het idee dat daar voorlopig weinig zou veranderen, zo kun je in het Third Assessment Report van het IPCC namelijk het volgende lezen:
“The Antarctic ice sheet is likely to gain mass because of greater precipitation…”

Dat was dus in de tijd dat niemand verkondigde dat de opwarming van de aarde zogenaamd gestopt zou zijn. Inmiddels is die zin uit het derde IPCC rapport al geruime tijd achterhaald want de Antarctische ijskap verliest massa en niet zo’n beetje ook, circa 160 Gt/jaar over 2010-2013 (zie ook dit blogstuk van Hans). Onderstaande figuur 1, afkomstig uit het laatste IPCC rapport, laat zien dat dit massaverlies aan landijs ongeveer na 2000 duidelijke vormen begon aan te nemen. Daarna volgt een beknopt overzicht van diverse publicaties hierover vanaf begin 2014 die mij zijn opgevallen.

Figuur 1. Het cumulatieve massaverlies (linkeras) en het equivalent in mm zeespiegelstijging (rechteras) van Antarctica vanaf 1991 t/m 2012 (IPCC AR5 figuur 4.16).

Er wordt steeds meer duidelijk over de ijskap van het continent waar Amundsen in 1911 met zijn slee overheen hobbelde. Vorig jaar kwamen Eric Rignot e.a. met een publicatie (persbericht: hier) waaruit bleek dat bij een aantal gletsjers op West-Antarctica (in de Amundsen Zee sector) de zogenaamde ‘grounding line’ zich in rap tempo terugtrekt door een toestroom van warmer water. De ‘grounding line’ is het verste punt richting zee waar een gletsjer nog de bodem raakt, zie figuur 2.

Figuur 2: Schematische weergave van de ‘grounding line’ en de smelt- en afkalfprocessen. Bron: Antarctic.Glaciers.org.

Het diepere water in de Amundsen Zee stroomt richting kust en bereikt zo de basis van de ijskap. Dit diepere water is warmer geworden de afgelopen decennia waardoor er inmiddels genoeg warmte richting de kust wordt getransporteerd om het ijs te doen smelten. Dat het koudere water boven het warmere water blijft drijven, komt omdat het warmere water zouter is en daardoor een hogere dichtheid heeft. Er zijn indicaties dat het diepere water rond Antarctica al sinds circa 1980 opwarmt en tevens is er inmiddels bewijs dat de ijsplaten aan de basis wegsmelten.

Vanaf het punt waar de grounding line in 2011 lag, loopt de bodem onder de gletsjers bij de Amundsen Zee landinwaarts af en er zijn geen obstakels in de vorm van heuvels die het stroomproces van het ijs bemoeilijken. Rignot noemt het terugtrekken van het ijs in dit deel van Antarctica ‘unstoppable’. De gletsjers in het gebied zijn goed voor ongeveer 1.2 m zeespiegelstijging, een conservatieve schatting is dat het meerdere eeuwen zal duren voordat al dat ijs in de oceaan is beland. Zie onderstaande video waar Rignot het proces beschrijft.

Een vervolgpublicatie van Mouginot e.a. laat zien dat de hoeveelheid ijs die van de gletsjers naar de oceaan stroomt (de ijsflux) met 77% is toegenomen vanaf 1973, waarbij de helft van de toename tussen 2003 en 2009 valt. Tevens is het massaverlies van het gebied in kaart gebracht, 83 ± 5 Gt/jaar met een versnelling van 6.1 ± 0.7 Gt/jaar² over de periode 1992-2013. Het totale massaverlies of -toename (de massablans van een gletsjer) is de som van alle processen die plaatsvinden: toename door sneeuwval, afname door het stromen van het ijs in de oceaan en afname aan het oppervlak door smelten, regenval, wind of sublimatie.

In maart van dit jaar verscheen een publicatie van Greenbaum e.a. over de Totten gletsjer, die een van de snelst dunner wordende gletsjers op Oost-Antarctica is. Greenbaum en collega’s beschrijven enkele nieuw ontdekte troggen in de kuststreek bij de Totten gletsjer waardoor warmer water de onderkant van de gletsjer zou kunnen bereiken. De auteurs noemen het gebied in hun artikel een ‘Oost-Antarctische analogie van het wegsmelten van de gletsjers op West-Antarctica’, zoals beschreven in Rignot 2014. Het gebied bevat genoeg ijs voor circa 3.5 meter zeespiegelstijging en de processen aan die kust kunnen volgens de onderzoekers mondiale consequenties hebben. Meer info via het persbericht en een video interview met Jamin Greenbaum.

Via de GRACE satellieten, die in 2002 zijn gelanceerd, weten we al sinds 2006 dat Antarctica massa verliest. In februari van dit jaar verscheen een update van de GRACE data betreffende Antarctica gemaakt door Harig & Simons. Zij hebben een nieuwe analyse techniek gebruikt om de massaverandering van Antarctica per regio te kunnen berekenen, zie figuur 3 voor hun resultaten.

Figuur 3. De verandering in de ijsmassa voor verschillende regio’s van Antarctica (a-d) en voor geheel Antarctica (e) van januari 2003 tot juni 2014. Bron: fig. 2 uit Harig & Simons 2015.

De regio die het snelst massa verliest, is West Antarctica met -121 Gt/jaar, dit is dus ook de regio waarin de gletsjers zijn gelegen die in de publicatie van Rignot 2014 zijn beschreven. De versnelling van het ijsverlies is in dat gebied het grootst met -18 Gt/jaar². Interessant is tevens dat in het noorden van Antarctica (fig. 3c) de hoeveelheid massa toeneemt, voornamelijk door enkele jaren (2009 en 2011) met abnormale sneeuwval. Overigens verwacht men dat in een warmer klimaat de sneeuwval op Antarctica toe zal nemen en dit vermindert de zeespiegelstijging enigszins. In een publicatie van Frieler et al in maart dit jaar gaf men aan dat men verwacht dat voor het gehele continent de sneeuwval toe zal nemen met circa 5 ± 1% per graad stijging van de temperatuur.

Sinds 2010 wordt Antarctica tevens gemonitord met de CryoSat-2 satelliet waarmee de hoogte en de hoogteveranderingen van de ijskap gedetailleerd vastgesteld kunnen worden. Dat leverde al mooie plaatjes op die te vinden zijn in Helm 2014 (zie ook de info van het Alfred-Wegener-Institut) en in figuur 4.

Figuur 4. Een hoogtekaart van Antarctica (links) afgeleid van CryoSat-2 data en de hoogteveranderingen tussen januari 2011 en januari 2014 (rechts). Bron: fig. 5 en 10 uit Helm et al 2014.

In mei van dit jaar verscheen een publicatie van Wouters e.a. (persberichten: Bristol University, Universiteit Utrecht) waarin men het zuidelijk deel van het Antarctisch schiereiland via CryoSat-2 metingen vanaf 2010 heeft vergeleken met eerdere metingen via andere satellieten (Envisat/ICESat). Volgens de onderzoekers was het gebied qua massaverlies/toename in het eerste decennium van deze eeuw bijna in balans (-11 ± 5 Gt/jaar afname), maar zijn de gletsjers vanaf 2009 vrij plotseling massa gaan verliezen. De onderzoekers rapporteren een getal van -52 ± 14 Gt/jaar en ook zij wijzen naar oceaanprocessen als oorzaak voor al dat massaverlies. Als het over de ijskappen gaat kijken we niet meer op van een gigatonnetje meer of minder. Figuur 5 vergelijkt de verandering van de hoogte van de ijskap over de periode 2003-2009 met die over de periode 2010-2014.

Figuur 5. Hoogteveranderingen in de Bellinghausen Zee sector voor 2003-2009 (links) en 2010-2014 (rechts). Bron: fig. 1 uit Wouters et al 2015.

Al dat ijs dat verdwijnt op Antarctica zorgt natuurlijk voor een stijging van het zeeniveau. Rond het continent zelf is de zeespiegelstijging over 1992-2011 door die toevoer van zoet water (lagere dichtheid) ten minste 2 ± 0.8 mm/jaar groter dan het gemiddelde van de gehele Zuidelijke Oceaan. De gletsjers in de Amundsen Zee sector en het gebied van de Totten gletsjer zijn samen al goed voor een totaal van 4.7 meter zeespiegelstijging. Tijdens het middelste gedeelte van het Plioceen, met temperaturen zoals die aan het einde van deze eeuw worden verwacht, was het zeeniveau circa 12-32 meter hoger dan nu het geval is. Een dergelijke stijging van de zeespiegel is alleen mogelijk als er een forse bijdrage is geweest van het ijs afkomstig van de ijskap op Oost-Antarctica. Een modelstudie van Pollard e.a. (meer info bij Ars Technica), waarbij meer fysische processen betreffende het ijs zijn meegenomen dan bij eerdere modelstudies, laat zien dat dit goed mogelijk is, hoewel er duizenden jaren overheen gaan in de modelberekeningen. Zie figuur 6. Pollard en collega’s geven tevens aan dat het ineenstorten van de ijskap op West Antarctica in hun simulatie al plaats kan vinden op een tijdschaal van decennia.

Figuur 6. IJsdistributies op Antarctica in een simulatie met een CO2 concentratie van 400 ppm en waarbij men de oceaantemperatuur in jaar 0 met 2 °C heeft verhoogd beginnend met de huidige oceaantemperatuur. De gekleurde schaal geeft de hoogte van de ijskap weer en de roze schaal de dikte van het zee-ijs. Bron: fig. 3 uit Pollard et al 2015.

Om op Bugs Bunny terug te komen bij de vraag boven het blogstuk, “What’s up met de ijskap van Antarctica?”, zouden de vele docs wellicht antwoorden met “Massaverlies en smelten, gevolgd door waarschijnlijk meer smelten en massaverlies”. Met alle gevolgen voor de zeespiegel van dien.

~

Bij veel van de publicaties over Antarctica kom je diverse Nederlandse onderzoekers tegen van het Institute for Marine and Atmospheric research Utrecht (IMAU). Erg mooi, het lijkt mij dat het klimaatonderzoek in Nederland op een hoog niveau staat.
Eerdere blogstukken op Klimaatverandering waar Antarctica ter sprake is gekomen:
– Satellietwaarnemingen van de polen
– Berichtgeving over gletsjerstudie Nature geeft gevarieerd beeld
– Verdwijnen van sneeuwlaag vergroot kans dat ijsplaten in Antarctica opbreken
– Tegenpolen: waarom de Noordpool zo snel opwarmt en de Zuidpool zo traag