Tagarchief: smelten

If we burn it all, we melt it all

De titel van dit blogstuk is een uitspraak van Ricarda Winkelmann, de hoofdauteur van een recent artikel over de relatie tussen koolstofemissies en de stabiliteit van de Antarctische ijskap (Open Access, persbericht: hier). Als we de gehele winbare voorraad (zoals die nu ingeschat wordt) aan fossiele brandstoffen in een paar eeuwen opstoken, zal al het ijs op Antarctica verdwijnen. Dat duurt even – duizenden jaren – maar dan hebben we ook wat. Al dat gesmolten ijs van Antarctica alleen al zorgt namelijk voor een zeespiegelstijging van uiteindelijk circa 58 meter.

Voor verschillende scenario’s van de toekomstige CO2-emissies hebben Winkelmann e.a. via een uitgebreid klimaatmodel (een Earth System Model) de CO2-concentraties en het temperatuurverloop berekend voor de komende duizenden jaren. Dit is vervolgens gecombineerd met een ijskap-rekenmodel (PISM) om de gevolgen van de emissies voor de ijskap van Antarctica vast te stellen. De emissiescenario’s die gebruikt zijn variëren van een extra totale koolstofuitstoot van 93 gigaton tot 12,000 gigaton na het jaar 2010 (dit betreft dus niet het aantal gigaton CO2 maar alleen de C in CO2, 1 gigaton C komt overeen met 3,66 gigaton CO2). Ter vergelijking, het IPCC schat de totale hoeveelheid koolstof die al uitgestoten is tot 2011 op 515 gigaton (AR5 SPM bladzijde 25) en jaarlijks emitteren we nu circa 10 gigaton koolstof per jaar.

In de emissiescenario’s van de studie neemt de CO2-uitstoot in de nabije toekomst verder toe om na een maximum terug te vallen naar 0, dit alles in een tijdsbestek van enkele honderden jaren. Zie figuur 1A voor de CO2-emissies en 1B voor de CO2-concentratie in de atmosfeer. De rode lijn komt overeen met een extra uitstoot van 10,000 gigaton aan koolstof en dat is vergelijkbaar met het verbranden van een hoeveelheid fossiele brandstoffen die volgens het IPCC AR5-WGIII rapport winbaar is (tabel 7.2 bladzijde 525 geeft 8,500 – 13,500 gigaton aan hulpbronnen).

Figuur 1. De CO2-emissiescenario’s zoals gebruikt in Winkelmann et al. (A) en de resulterende CO2– concentratie in de atmosfeer (B). De totale range van koolstofemissies loopt van 93 tot 12,000 gigaton koolstof (dus inclusief de grijze lijnen).

Lees verder

Advertenties

Klimaatverandering in Groenland: Belangrijk voor zeespiegelstijging

Origineel verschenen op Noorderlicht/Wetenschap24. Achtergrondartikel bij de vierde aflevering van “Klimaatjagers“, zondagavond 29 sept 20:20 op Nederland 2, VPRO.

Door: Roderik van de Wal

Groenland geldt als één van de gebieden waar de klimaatverandering al duidelijk zichtbaar is. Aflevering 4 van klimaatjagers gaat daarover. Groenland was vorig jaar nog uitgebreid in het nieuws omdat op een mooie zomerdag het oppervlak van de gehele ijskap aan het smelten was, waarschijnlijk voor het eerst in minstens honderd jaar.

Groenland heeft een grote ijskap in een relatief warm klimaat. Aan de rand van de ijskap is plaatselijk de jaargemiddelde temperatuur rond de nul graden. Dat betekent dat het ijs wel moet smelten als het warmer wordt. IJs kan immers niet warmer dan nul graden worden. Dus als het klimaat verandert, moet je het daar bij uitstek kunnen zien.

Deze ijskap vertegenwoordigt een volume aan water waarmee de zeespiegel gemiddeld over de gehele oceaan een kleine zeven meter kan stijgen. De consequenties van het afsmelten als gevolg van de klimaatverandering kunnen dan ook op z’n minst verontrustend genoemd worden. Uiteraard kan dat niet gebeuren op één mooie zomerdag. Hoe snel dan wel? Dat is een vraag waarmee meer en meer wetenschappers zich bezighouden.

Een van de best onderzochte gebieden ligt aan de westrand van de Groenlandse ijskap. De Universiteit Utrecht is daar twintig jaar geleden begonnen met metingen van de afsmelting, ijsbeweging en meteorologische condities. Dat was in een tijd dat GPS de militaire ontwikkelingsfase nog maar net ontstegen was, de mobiele telefonie nog geen vlucht genomen had en satellietwaarnemingen van ijskappen nauwelijks bestonden. Achteraf gezien mag dit best een gelukkige keuze genoemd worden, want de veranderingen waren toen nog niet zichtbaar.

Lees verder

KNMI: Toename Antarctisch zeeijs juist gevolg van opwarming

De gemiddelde Nederlander kent het KNMI voornamelijk van de dagelijkse weersverwachting.  Daarnaast wordt er echter ook hoogwaardig onderzoek verricht o.a. op het gebied van de klimaatwetenschap. Daarin speelt het KNMI op het hoogste niveau mee.

De nieuwste KNMI publicatie, van Richard Bintanja, Geert Jan van Oldenborgh, Sybren Drijfhout, Bert Wouters en Caroline Katsman, verscheen op 31 Maart 2013 in Nature Geoscience en betreft een verklaring voor de toename van de zeeijsbedekking rond Antarctica.

In tegenstelling tot het Arctische gebied, waar de zeeijsbedekking met ca 4.1% per jaar afneemt, neemt dit in het Antarctische gebied juist toe en wel met 0.9% per jaar (zie deze NSIDC pagina of SkS post). Hoe kan dat nu als de wereld opwarmt zou je je kunnen afvragen?

De publicatie van Bintanja et al geeft een plausibele en fysisch logische verklaring voor de observaties, welke tevens door modelsimulaties onderbouwd wordt. Kort gezegd komt het er op neer dat het afsmelten van landijs (vnl door warm oceaanwater) zorgt voor een koude en zoete (en dus lichtere) laag water aan het oppervlak. Deze laag fungeert als een koude deksel op het warmere diepere water, en in dit koude oppervlaktewater kan zeeijs zich verder uitbreiden.

Lees verder

Waarom Arctisch zee-ijs niemand koud zou moeten laten

Gast-blog van Neven.

Het Arctisch zee-ijs lijkt een nieuw record minimum te hebben bereikt, enkele weken voordat het zomerminimum doorgaans bereikt wordt. Het Arctisch zee-ijs smelt de laatste decennia ’s zomers veel meer dan in de voorafgaande eeuwen het geval was. Dit seizoensgebonden smelten gaat sneller dan verwacht werd door klimaatwetenschappers. Hoewel het smelten van zee-ijs niet direct tot een stijgende zeespiegel leidt (behalve dan een klein effect vanwege het verschil in zout-gehalte) zijn er wel degelijk consequenties aan de teloorgang van het Arctisch zee-ijs. Daarover gaat deze gast-blog van Neven, die een zeer informatief (Engelstalig) blog bijhoudt over Arctisch zee-ijs.

Arctisch zee-ijs werd ongeveer 47 miljoen jaar geleden een terugkerend fenomeen op de Aarde. Sinds de huidige ijstijd zo’n 2,5 miljoen jaar geleden begon, is de Arctische Oceaan volledig bedekt met een laag zee-ijs. Alleen tijdens interglacialen, zoals nu, smelt een deel van dat zee-ijs in de zomer omdat de top van de planeet tijdens de zomermaanden meer naar de Zon gericht is en dus grote hoeveelheden zonlicht ontvangt. Als de winter begint, ontstaat op het ijsvrije deel van de Arctische Oceaan weer een nieuwe laag ijs.

Vanaf het moment dat de menselijke beschaving ontstond, 5000 tot 8000 jaar geleden, was deze jaarlijkse cyclus van smeltend en weer terugvriezend Arctisch zee-ijs min of meer constant. Er zijn periodes geweest waarin wat meer zee-ijs smolt in de zomer, en periodes waarin er minder smolt. Onlangs heeft er echter een radicale verschuiving plaatsgevonden. Satellieten geven sinds een paar decennia een gedetailleerd beeld van het Arctische gebied en in die tijd is er een onmiskenbare reductie in de zomerse zee-ijsbedekking waargenomen. Toen in 2007 het vierde IPCC-rapport uitkwam, dacht men over het algemeen dat het Arctische gebied ergens tegen het einde van deze eeuw ijsvrij zou kunnen worden. Maar veranderingen voltrekken zich in zo’n hoog tempo dat de meeste experts nu denken dat het rond 2030 zou kunnen gebeuren. Sommigen zeggen zelfs dat het al dit decennium zover zou kunnen zijn.

Lees verder

Berichtgeving over gletsjerstudie Nature geeft gevarieerd beeld

Gast-blog van Jan Wuite, Ernst Schrama en Jan Paul van Soest:

Media op glad ijs

“Gletsjers en polen smelten minder dan gedacht” kopt een artikeltje op de populaire site nu.nl. Diverse andere media geven vergelijkbare berichten over een onderzoek dat begin februari in Nature verscheen. Verwarring troef. De boodschap in enkele media lijkt te zijn: hoera, het valt allemaal reuze mee, die wetenschappers destijds overdreven. Hiermee verdwijnen echter de belangrijkste conclusies van het onderzoek achter de horizon.

Hoe moet het onderzoek dan wel worden begrepen? En hoe verhoudt het zich tot eerdere studies? Trouw, De Volkskrant en NRC (Klimaatblog) lieten overigens zien dat het mogelijk is ook adequaat over een complexe studie te berichten.

Een icecap is geen ijskap

De terminologie steekt nauw. In veel media worden gletsjers, ijskappen en polen op één hoop gegooid, het onderscheid is onduidelijk. Het artikel richt zich met name op wat in vakjargon ‘glaciers and ice caps’ (GICs) wordt genoemd. Hiermee wordt bedoeld alle ijsmassa’s op land buiten Groenland en Antarctica. De term ‘icecap’ is niet te vertalen met het Nederlandse ‘ijskap’ – waarmee doorgaans het ijs op Groenland en Antarctica wordt aangeduid, en al helemaal niet met ‘polen’ (Noord- en Zuidpool). Met ‘icecap’ wordt bedoeld: een massa ijs die het land geheel bedekt, maar met een totale omvang kleiner dan 50.000 km2.Voorbeelden hiervan vinden we in IJsland en Patagonië. Voor het ijs op Groenland en Antarctica wordt de term ‘ice sheet’ gebruikt.  De verwarring kan nog groter worden als in de reacties, zoals de blogosfeer, ook nog eens zee-ijs over dezelfde kam wordt geschoren.

Amazing Grace

Er zijn diverse manieren ontwikkeld om de massabalans – verlies of aangroeien van ijs – van gletsjers te meten. Ze hebben zo allemaal hun voor- en nadelen. Een relatief nieuwe onafhankelijke manier is om te kijken naar veranderingen in het zwaartekrachtveld van de aarde. Dit kan met behulp van de GRACE-satellieten die zeer nauwkeurig veranderingen in zwaartekracht en dus massa kunnen meten.

GRACE-metingen hebben het voordeel dat ze maandelijkse veranderingen in massa kunnen registreren, in tegenstellig tot bijvoorbeeld altimetrische methodes, die alleen veranderingen van het volume kunnen registreren. Die kunnen dan ook niet vaststellen of de totale ijsmassa daadwerkelijk afneemt; de sneeuwlaag zou immers ook compacter kunnen zijn geworden waardoor wel de dikte, maar niet de massa afneemt. Er zijn ook nadelen. Zo zijn de GRACE-satellieten nog niet zo lang actief, sinds 2002, en de periode waarin veranderingen kunnen worden gemeten is bijgevolg ook nog niet zo lang. Ook is de ruimtelijke resolutie van GRACE aan de hoge kant –meer dan 300 km. GRACE-metingen worden daarnaast ook nog eens ‘vervuild’ door andersoortige massaveranderingen; denk aan veranderingen in de oceanen, de atmosfeer, water op land en glacio-isostatic adjustment, het ‘opveren’ van de onderliggende landmassa als de zwaartekrachtdruk van ijs door smelt afneemt. Al deze invloeden moeten worden gemodelleerd om tot een juist beeld te komen van het totale ijsverlies.

GRACE-metingen worden al enkele jaren gebruikt om ijsverlies op Antarctica en Groenland in kaart te brengen. Het recente Nature-artikel is een poging om consistent massaveranderingen van glaciers and ice caps (GIC’s) op aarde in kaart te brengen. Alle gebieden zijn apart in detail geanalyseerd. En passant wordt daarbij ook nog even Groenland en Antartica in ogenschouw genomen.

Monnikenwerk

Voordat met GRACE kon worden gemeten moesten schattingen van het massaverlies worden gemaakt op grond van onder meer directe waarnemingen, (oude) fotobeelden, toetsing daarvan aan modellen, en de extrapolatie van een beperkt aantal schattingen naar een schatting voor ijsverlies bij GIC’s over de hele aarde. Monnikenwerk. Recent promoveerde zo’n “monnik”, Paul Leclercq, aan de Universiteit van Utrecht op zo’n exercitie.

Er zijn circa 160.000 gletsjers en ijskappen op aarde; slechts voor een beperkt aantal hiervan is dit soort monnikenwerk verricht. Op basis daarvan vond dan de extrapolatie naar wereldwijd ijsverlies plaats. Omdat de metingen relatief vaak aan lager gelegen gletsjers zijn verricht zijn eerdere inschattingen van het massaverlies wellicht hoger uitgevallen. Dit lijkt met name het geval te zijn geweest in de Himalaya (maar ook daar neemt het ijs af). De onderzoekers stellen:

The GIC rate for 2003–2010 is about 30 per cent smaller than the previous mass balance estimate that most closely matches our study period. 

Maar wat ook duidelijk uit de studie naar voren komt is dat – hoewel soms individuele gletsjers groeien – in geen van de vergletsjerde gebieden op aarde thans significante ijsgroei plaatsvindt. In veel gebieden neemt het ijs zeer sterk af, met name in Alaska, Arctisch Canada en Patagonië. 

Veranderingen in ijsdikte (cm water equivalent/jaar) gedurende 2003-2010 zoals gemeten m.b.v. GRACE (exclusief Groenland en Antarctica).

In diverse publicaties over de Nature-studie wordt ook gesuggereerd dat Groenland en Antarctica minder snel smelten dan verwacht. Dat is onjuist – de studie bevestigt namelijk eerdere metingen die aan die grote ijskappen zijn gedaan. Deze nemen niet alleen enorm af, maar de afname versnelt bovendien.

De studie bevestigt eerdere studies wat betreft de mate van zeespiegelstijging door smeltend ijs, en laat zien dat dit ongeveer de helft van de totale zeespiegelstijging is. De andere helft wordt veroorzaakt door uitzetting van opwarmend water. De onderzoekers schrijven:

The total contribution to sea level rise from all ice-covered regions is thus 1.48 ± 0.26 mm/yr, which agrees well with independent estimates of sea level rise originating from land ice loss and other terrestrial sources.

Nuances

Toekomstig onderzoek zal ongetwijfeld weer tot nieuwe inzichten leiden en mogelijk wat andere waarden opleveren voor de massabalansen. Zo werkt wetenschap nu eenmaal: de huidige beste kennis kan later weer vervangen worden door nog weer betere kennis. Immers, óók bij de geavanceerde satellietmetingen met GRACE zijn er onzekerheidsmarges van circa 10% in de zo bepaalde massabalansen. Om die te kunnen maken waren – op andere studies gebaseerde – veronderstellingen nodig om te corrigeren voor het eerdergenoemde effect van ‘terugveren’ van de aarde bij verlies aan ijsmassa. Voor Groenland is dit zogeheten postglaciale opheffingseffect waarschijnlijk beter bekend dan voor Antarctica.

Voor wat betreft de smeltende gletsjers zit een deel van de onzekerheid in de aard van de metingen met GRACE. Een ander deel van de onzekerheid wordt veroorzaakt door de modellen die worden gebruikt om op basis van de GRACE-meetgegevens ijsmassabalansen te maken.

Als we al deze nuances in beschouwing nemen, dan was wellicht een betere kop voor de media geweest: ‘Studie Universiteit van Colorado, Boulder laat zien dat gletsjers en ijskappen wereldwijd jaarlijks miljarden ton aan ijs verliezen’. Maar ja, dat komt natuurlijk minder sensationeel over dan ‘gletsjers en polen smelten minder dan gedacht’.

Jan Wuite, glacioloog-geoloog Universiteit van Luxemburg
Ernst Schrama, Technische Universiteit Delft, expert satellietmetingen
Jan Paul van Soest, partner De Gemeynt – adviseurs en entrepreneurs in duurzaamheid

Voor de liefhebbers: hier is het oorspronkelijke Nature artikel, en een “news & views” daarover (beiden achter een paywall). 

Nadere tekst en uitleg over het onderzoek:
University of Colorado
PhysOrg (eveneens herkomst van de figuur, Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Colorado)
Video blog over de Nature studie

Nadere achtergrond en andere studies:
Klimaatportaal FAQ “smelten de ijskappen?”