Het smeltende ijs van Antarctica – drie nieuwe artikelen en een mythe

Bijdrage van Antarctica aan de zeespiegelstijging. Bron: Universiteit Utrecht

Vorige week verschenen in Nature drie nieuwe artikelen over Antarctica. Interessant voor geïnteresseerden in de wetenschap, een buitenkansje om verwarring te zaaien voor anderen. Want het is natuurlijk een fluitje van een cent om resultaten of conclusies van, of uitspraken over, die drie onderzoeken door elkaar te klutsen. De onderzoeken hebben allemaal iets te maken met Antarctica en de stabiliteit van de ijskappen, maar daarmee houden de overeenkomsten wel zo ongeveer op. Voor de geïnteresseerden in de wetenschap volgt hier een samenvatting van alle drie.

De massabalans van het Antarctische ijs

Het artikel dat de meeste aandacht trok komt van de Ice sheet Mass Balance Inter-comparison Exercise (IMBIE), een internationale samenwerking ondersteund door ESA en NASA. Het artikel presenteert een massabalans van de Antarctische ijskap over de periode 1992 – 2017. Het team van IMBIE heeft de resultaten van al het onderzoek dat hierover de afgelopen jaren is gepubliceerd bij elkaar gebracht: gravimetrie en altimetrie met satellieten, metingen van de stroomsnelheid van het ijs, meteorologische heranalyses en andere data over sneeuwval en ijssmelt en analyses van bewegingen van de bodem door postglaciale opheffing, bijvoorbeeld. Dat de ijskap massa verliest was al bekend, maar de snelheid waarmee dat gebeurt blijkt aanzienlijk te zijn toegenomen. Dat heeft een aantal van de betrokken onderzoekers wel verrast. Het logische gevolg is dat de bijdrage van Antarctica aan de snelheid waarmee de zeespiegel stijgt ook toeneemt. De afbeelding hieronder geeft het totale massaverlies weer en de bijdrage daaraan van het Antarctisch Schiereiland, West-Antarctica en Oost-Antarctica.

Massabalans van het ijs van het Antarctische continent en drie delen van dat continent. Bron: IMBIE

Vooral West-Antarctica verliest ijs. Oost-Antarctica, dat het grootste deel van het continent beslaat, wint zelfs een klein beetje, maar dat is zo weinig dat het niet statistisch significant is. In de massabalans wordt vaak onderscheid gemaakt tussen:

  • De oppervlakte-massabalans: het verschil tussen de sneeuwval enerzijds en het ijs dat smelt en als smeltwater wordt afgevoerd anderzijds. Verdamping (of eigenlijk: sublimatie) en verwaaiing horen hier in principe ook bij, maar het effect daarvan is verwaarloosbaar.
  • Afkalving: ijs stroomt vanaf het continent langzaam naar de kust. Uiteindelijk breken er kleine tot heel grote stukken van ijs af van het zogenaamde mariene deel van de ijskap, om daarna in zee te smelten.

De oppervlakte-massabalans is positief: op het continent valt er meer sneeuw dan er smelt. Ongeveer 2.000 gigaton per jaar. Er is geen verandering van betekenis gevonden in de onderzochte periode. Dat is niet heel verrassend, omdat de verwachting is dat zowel sneeuwval (door een toename van de verdamping uit de oceaan) als smelt toenemen door de opwarming van het klimaat. Het massaverlies wordt dus veroorzaakt door snellere afkalving. Vermoedelijk mede door de verminderde stabiliteit, als gevolg van het smelten van ijsplaten, van enkele gletsjers op West-Antarctica: Pine Island en Thwaites.

Zeeijs en ijsplaten

Een ijsplaat is ijs dat drijft op het zeeoppervlak. Toch worden ijsplaten tot landijs gerekend en niet tot zee-ijs. Zee-ijs is namelijk bevroren zeewater en ijsplaten zijn de uitlopers van stromende gletsjers die vanaf het land doorlopen tot op de zeebodem. Een ijsplaat bestaat dus uit gletsjerijs dat zeewaarts is gestroomd, aangevuld met sneeuw die op de ijsplaat is gevallen.

IJsplaten vormen een beschermende buffer voor de achterliggende gletsjer. Ze remmen de stroming, omdat ze weerstand ondervinden van bijvoorbeeld eilandjes en baaien. En ze schermen het mariene deel van de gletsjer af van te veel invloed van het oceaanwater. Als een ijsplaat smelt of opbreekt heeft dit niet direct effect op de zeespiegel, omdat de ijsplaat drijft, maar door het wegvallen van de bescherming kan de gletsjer sneller gaan smelten en sneller gaan stromen. En dan stijgt de zeespiegel wel.

Trend in aantal dagen met zeeijs bij het Antarctisch Schiereiland over de periode 1979/1980 – 2009/2010. Bron: Massom et al.

Volgens Massom et al. zijn er aanwijzingen dat ijsplaten op hun beurt weer beschermd worden door zee-ijs. Ze kijken naar drie ijsplaten bij het Antarctisch Schiereiland, waar het zee-ijs in de afgelopen decennia is afgenomen, en ze zien dat dat er snelle afkalving plaatsvond in periodes met weinig zee-ijs. Zee-ijs is zeker niet de enige oorzaak: smeltmeren en eigenschappen van de sneeuwlaag zijn waarschijnlijk de meest bepalende factoren. Maar zee-ijs kan het opbreken van ijsplaten vertragen, omdat het de golfslag verzwakt, met name van een type golven dat groot genoeg is om wat aan ijsplaten te wringen en te wrikken. Daardoor kan er “metaalmoeheid” ontstaan in de ijsplaat, waardoor hij uiteindelijk versplintert.

Het is dus denkbaar dat niet alleen ijsplaten, maar ook zee-ijs van invloed zijn op de snelheid waarmee de ijskap van Antarctica kan smelten. En dus ook, indirect, op de snelheid waarmee de zeespiegel stijgt. Het goede nieuws is dat de langetermijntrend van het zee-ijs bij Antarctica een kleine, statistisch niet significante, toename laat zien. Afgelopen jaar werd weliswaar een minimum-record gevestigd, maar het zou voorbarig zijn om daar een trendbreuk in te zien.

Verandering in zee-ijs-extent bij Antarctica in februari, de maand waarin de hoeveelheid zeeijs het kleinste is. Bron: AntarcticGlociers.org / NSIDC

Het effect van de terugverende bodem op de grondlijn

Kingslake et al. is vermoedelijk van alle drie de artikelen het minst relevant voor wat ons de komende eeuwen te wachten staat. Maar wetenschappelijk gezien vind ik het juist bijzonder interessant. Aan de hand van sedimentboringen en radaranalyses van het ijs zijn de bewegingen van de grondlijn van mariene gletsjers in West-Antarctica onderzocht in het huidige interglaciaal, het Holoceen. Het gaat hier dus om processen die zich afspelen op een tijdschaal van duizenden jaren. Volgens dit onderzoek zijn verschillende van die gletsjers in het verleden kleiner geweest dan ze nu zijn.

Het heeft te maken met postglaciale opheffing: het opveren van de bodem als de druk daar op afneemt omdat de ijskap na een ijstijd kleiner wordt. Dat gebeurde ook met de zeebodem rond het Antarctische continent. De zee werd dus minder diep en dit remde de beweging van het ijs in mariene gletsjers. Vooral richels op de zeebodem hebben zo’n afremmend effect. De zeebodem bij West-Antarctica heeft een structuur waar dergelijk richels veel voorkomen.

Aan het begin van het Holoceen was de oceaan dieper dan nu, waardoor marine gletsjers snel in volume afnamen. Door de opverende bodem vertraagde de stroomsnelheid van de gletsjers en daarmee ook de snelheid van afkalving van het ijs. Waardoor de ijskap weer groeide. De afbeelding hieronder geeft dit schematisch weer.

Schematische weergave van het groeien van een mariene gletsjer na het opveren van de zeebodem. Bron: Kingslake et al.

Meer kennis van dit fenomeen zou meer inzicht op kunnen leveren in de dynamiek van de ijskap op West-Antarctica en mogelijk ook op andere delen van dit continent. Dat zou ook door kunnen werken in projecties van ijssmelt en zeespiegelstijging voor de komende eeuwen. Maar of en hoe dat zou kunnen gebeuren is nog niet te zeggen.

Zie voor wat meer informatie over dit onderzoek het nieuwsbericht van Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University.

Vulkanen?

De afgelopen dagen kwam enkele keren een mythe voorbij over het ijsverlies van Antarctica die is gebaseerd op een artikel van ruim een jaar geleden. Geologisch onderzoekers meldden daarin de vondst van een groot vulkanisch gebied onder het ijs van Antarctica, met maar liefst 91 vulkanen. Sommige pseudosceptici menen dat die vulkanen de oorzaak zijn van het smeltende ijs op Antarctica. Ze schijnen dus te denken dat die vulkanen er een halve eeuw geleden nog niet waren. Of dat ze ineens allemaal actief zijn geworden, zonder dat iemand daar iets van heeft gemerkt. Want er moet natuurlijk wel iets veranderen in de vulkanische activiteit om ijs dat er al eeuwen of millennia ligt zomaar ineens te laten smelten. Nog belangrijker: het ijsverlies van Antarctica vindt plaats vanuit de randen van de ijskap en niet vanuit de locaties van die vulkanen. Het artikel zegt het zo:

Currently, the WAIS [West Antarctic Ice Sheet – HC] may be undergoing another such wholesale retreat, as ice in the Pacific-facing sector has consistently been retreating from the time of the earliest aerial and satellite observations. We do not consider it likely that volcanism has played a significant role in triggering the current retreat, for which there is compelling evidence that the forcing has initiated from the margins

De ontdekking van die vulkanen is dan ook geen enkele reden om de menselijke invloed op het smeltende ijs van Antarctica te ontkennen. Integendeel. Volgens een artikel in The Guardian vindt een van de onderzoekers het juist reden om die menselijke invloed serieus te nemen. Hij sluit niet uit dat door het smelten van de dikke ijslaag de kans op een uitbarsting van die vulkanen toeneemt. Als de druk van het ijs afneemt kan het lava mogelijk makkelijker een uitweg vinden. Het gevolg zou meer ijsverlies kunnen zijn en dus een snellere zeespiegelstijging. Het artikel zelf waarschuwt daar ook voor:

Looking ahead, the thinning and potential removal of ice cover from the WARS volcanic province could have profound impacts for future volcanic activity across the region. Research in Iceland has shown that with thinning ice cover, magma production has increased at depth as a response to decompression of the underlying mantle (Jull & McKenzie 1996; Schmidt et al. 2013). Moreover, there is evidence that, worldwide, volcanism is most frequent in deglaciating regions as the overburden pressure of the ice is first reduced and then removed.

Perspectief

Als toetje nog een afbeelding uit een vierde artikel in Nature, dat een beeld schetst van Antarctica in 2070 onder een scenario met hoge emissies.

Advertenties

8 Reacties op “Het smeltende ijs van Antarctica – drie nieuwe artikelen en een mythe

  1. Sander van Schilt

    Beste Hans Custers,

    Dank. Sinds enige tijd probeer ik mijn kennis over klimaatverandering wat op te krikken en lees ik jullie blog. Hoezeer ik jullie bijdragen ook waardeer, dit artikel illustreert redelijk goed waarom ik er eigenlijk niet zoveel mee opschiet. Als alfa zou ik zeggen, het artikel mist een conclusie. Ik ben best geïnteresseerd in de wetenschap, maar het zou echt helpen als je me dan ook even meeneemt in wat dit dan allemaal betekent of niet, zeker na de ophef van afgelopen week. Je hebt het zelf over verwarring. Maar je neemt die niet echt weg. Wat klopt er nu eigenlijk niet van de berichtgeving dat de onderzoeken zouden laten zien dat als het een beetje tegenzit de ijskap van met name West-Antarctica onder invloed van kimaatverandering helemaal kan smelten en mogelijk 3,5 meter bijdraagt aan de zeespiegelstijging? Dat wordt voor mij niet helemaal duidelijk uit het artikel. Ik begrijp wel dat je de wetenschap achter de klimaatdiscussie over het voetlicht wil brengen, maar het probleem is dat het te technisch blijft en het brug naar die discussie zelf niet echt slaat. Te technisch om bewustwording en gedragsverandering te creëren. Ik ben geen klimaatscepticus, integendeel, maar wapen me graag met de juiste argumenten. Het kost me erg veel moeite om die uit een stuk als dit te destilleren. Al blijf ik dat natuurlijk wel proberen.

    Met vriendelijke groet

    Sander van Schilt

  2. Beste Sander,

    Je zegt: “… dat de onderzoeken zouden laten zien dat als het een beetje tegenzit de ijskap van met name West-Antarctica onder invloed van kimaatverandering helemaal kan smelten en mogelijk 3,5 meter bijdraagt aan de zeespiegelstijging? Dat wordt voor mij niet helemaal duidelijk uit het artikel.

    Nou, dat deel van de berichtgeving klopt wel, met nadruk op het woordje “kan”. Wat er NIET klopt in sommige berichtgeving, is:

    1) dat het IMBIE onderzoek (vooral) zou gaan over een projectie t/m het jaar 2070. Dat is niet zo. Het IMBIE onderzoek gaat vooral over de GEMETEN massabalans over 1992 – 2017 en over het feit dat, over deze periode, het massaverlies van West-Antarctica met een factor 3 versneld is;

    2) dat vulkanisme de oorzaak zou zijn van het huidige verlies aan landijs op Antarctica.

    Het IMBIE onderzoek laat ook zien dat de bijdrage aan de zeespiegelstijging die West-Antarctica levert, inmiddels zelfs vergelijkbaar is met wat Groenland bijdraagt. Dit was 2 á 3 decennia geleden nog niet het geval. Het is een verrassing.

    Volgens mij heeft Hans de wetenschappelijke betekenis van de drie publicaties helder samengevat. Het doel van dit blog is in de eerste plaats om te informeren over de klimaatwetenschap en niet persé om, zoals jij het zegt: gedragsverandering te creëren. Enkele van de blogstukken gaan trouwens wel specifiek over de morele/ethische aspecten van klimaatverandering en gedragsverandering, maar zeker niet elk blogstuk:

    https://klimaatverandering.wordpress.com/links/archief-chronologisch/

  3. Hans Custers

    Sander,

    Dank je wel voor je reactie. Ik begrijp je punt.
    Het lastige, voor ons als klimaatblogger, is: wetenschap is complex en genuanceerd. Dat geldt zeker ook voor klimaatwetenschap. En dus is het altijd een evenwichtsoefening om er aan de ene kant zo toegankelijk mogelijk over te schrijven en aan de andere kant recht te doen aan de complexiteit en nuances. Het gevolg is dat je hier niet zo snel heel stellige spectaculaire claims zal zien.

    Over het voorbeeld dat je noemt, het volledig smelten van de ijskap van West-Antarctica: waarschijnlijk zal geen enkele poolonderzoeker de mogelijkheid uitsluiten. Maar ze zullen ook niet heel stellig zeggen bij welke temperatuur op welke termijn het zou kunnen gebeuren. Ook al omdat de menselijke broeikasgasemissies in de komende eeuw daar zo’n belangrijke en onzekere factor in zijn.

    Dit is precies waarom ik nogal eens benadruk dat klimaatverandering een risico-kwestie is. Vooral voor dit soort extreme scenario’s is de vraag niet zozeer of het wel of niet zal gebeuren, maar of we het risico willen nemen dat het zou kunnen gebeuren. Zelfs als wetenschappers de kans daar op heel klein inschatten. Daar ging mijn vorige blogpost over.

    Tenslotte: als er dingen niet duidelijk zijn, als je vragen of opmerkingen hebt, laat het ons vooral weten! We kunnen de wetenschap niet eenvoudiger maken dan hij is, maar we willen altijd proberen om zaken die in een blogstuk niet duidelijk worden in de reacties alsnog toe te lichten.

  4. Ik ben wat aan het zoeken geweest naar de invloed en gevolgen van de veranderingen van gravitatie agv de smelt op de wereld. We hebben het dan over zeeniveau en vorm van de aarde met name. Maar ook de lokale drukveranderingen op de aardkorst hebben effect.

    Ik heb zelf wel vermoedens van wat er aan de hand is en wat de gevolgen zijn, maar kan daar niet echt de vinger op leggen in de zin van een coherente beschrijving.

    Weten jullie daar wat van? Is daar eens een samenvatting van de stand van zaken te geven?

  5. HansR, als je toegang hebt tot de wetenschappelijke literatuur kan je eens kijken in het werk van Jerry Mitrovica:
    https://eps.harvard.edu/people/jerry-x-mitrovica
    Er is ook veel van hem te vinden op het net (interviews, lezingen op YouTube, etc). Of die antwoord geven op je vragen weet ik niet zeker.

  6. Hallo HansR,

    Over gravitatie-effecten en over effecten op de aardkorst schreven we eerder deze blogstukken:

    https://klimaatverandering.wordpress.com/2018/01/16/hoe-013-mm-jaar-door-vervorming-van-de-zeebodem-in-de-media-wordt-vervormd/

    https://klimaatverandering.wordpress.com/2015/05/29/whats-up-met-de-ijskap-van-antarctica/

    Jerry Mitrovica, hoogleraar geofysica aan Harvard, heeft een interessante lezing op Youtube over de zeespiegelstijging. De lezing duurt een half uurtje en in het laatste deel komen ook de gravitatie-effecten aan de orde:

    De geluidskwaliteit is aan het begin niet optimaal, verderop wordt dat beter. Een zeer aanbevelenswaardige lezing.

  7. Thnx @Marco & @Bob. Inderdaad is Jerry Mitrovica een interessante ingang. Daar is meer te vinden, ik kijk nog even verder. De verschuiving van de aardas was mijn insteek maar er is ook nog de draaisnelheid van de aarde. Die had ik niet bedacht. Mooi allemaal. IJs-smelt is ingewikkelder dan u denkt 🙂

  8. HansR, je kunt Mitrovica ook mailen met je specifieke vragen, en bv een verzoek of hij wat literatuur kan aanbevelen. Als er iemand is die weet of er dergelijke literatuur is, dan is hij het wel.

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 )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ 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 )

Verbinden met %s