Zijn de dagen van de ijskap op West-Antarctica geteld?

Een artikel van onderzoekers van de British Antarctic Survey trok afgelopen week de nodige aandacht. De onderzoekers concluderen dat het niet meer te voorkomen is dat er in de Amundsenzee bij West-Antarctica in de loop van deze eeuw een kantelpunt wordt bereikt, met ingrijpende gevolgen voor de zeespiegelstijging. In dit gebied ligt genoeg ijs om de zeespiegel met 5,3 meter te laten stijgen. In Nederland zou dat nog meer zijn, door zwaartekracht-effecten. Het artikel zegt niet dat ál dit ijs zal verdwijnen. Maar wel dat enkele meters zeespiegelstijging in de komende eeuwen redelijkerwijs niet meer te voorkomen zijn en dat de ijskap van West-Antarctica in zijn huidige vorm niet te behouden is. De snelheid waarmee dit gebeurt hangt mede af van de onvoorspelbare interne variabiliteit van het klimaat in dit gebied. De auteurs van het artikel zeggen het zo:

‘The opportunity to preserve the WAIS [West Antarctic Ice Sheet – HC] in its present-day state has probably passed, and policymakers should be prepared for several metres of sea-level rise over the coming centuries. Internal climate variability, which we cannot predict or control, may be the deciding factor in the rate of ice loss during this time.‘

Anders dan je misschien zou verwachten is dit geen glaciologisch, maar een oceanografisch onderzoek. Met wel een belangrijk raakvlak met de glaciologie. De kwetsbaarheid van de ijskap in dit gebied is bekend. Het ijs rust grotendeels op een bodem die beneden de zeespiegel ligt. Aan de randen loopt dit ijs uit op dikke, op het zeewater drijvende ijsplaten. Het smelten van dat drijvende ijs heeft weliswaar geen directe invloed op de zeespiegel, maar er is wel een groot indirect effect. De ijsplaten remmen namelijk de stroming van het ijs in de achterliggende gletsjers af. Geheel of gedeeltelijk smelten van een ijsplaat leidt tot een snellere stroming van zo’n gletsjer. De grondlijn, waar de op de zeebodem liggende gletsjer overgaat in een drijvende ijsplaat, kan zich dan terugtrekken. Door specifieke omstandigheden bij West-Antarctica geeft dat een extra versnelling: de bodem heeft landinwaarts een neerwaartse helling; een terugtrekkende grondlijn komt dus dieper te liggen en hierdoor kan een gletsjer sneller stromen. In het ergste geval wordt de gletsjer instabiel en verdwijnt hij volledig.

De nieuwe studie onderzoekt hoeveel opwarming er de komende eeuw te verwachten is van het zeewater dat in contact staat met de onderkant van de ijsplaten in de Amundsenzee. De berekeningen zijn uitgevoerd voor diverse scenario’s. In het laagste scenario blijft de stijging van de gemiddelde wereldtemperatuur beperkt tot 1,5 °C en het hoogste is het roemruchte RCP8.5. Er is een regionaal ijs-oceaanmodel gebruikt, dat werd aangestuurd door een mondiaal klimaatmodel dat veranderingen op wereldschaal simuleerde. Omdat het regionale model een hogere resolutie heeft, kan het de veranderingen in het onderzoeksgebied nauwkeuriger simuleren. De afbeelding hieronder geeft de gemiddelde opwarming weer van het water in de Amundsenzee op een diepte van 200 tot 700 meter, waar het in contact kan komen met de onderkant van ijsplaten.

Tot halverwege deze eeuw is er amper verschil tussen de scenario’s en ook daarna gaat de temperatuurstijging in alle scenario’s nog door. Wel is er daarna een verschil in snelheid van opwarming tussen de scenario’s. Maar zelfs in het laagste scenario verdrievoudigt snelheid waarmee het zeewater opwarmt (ten opzichte van de twintigste eeuw). Datzelfde geldt voor de smeltsnelheid onderaan de ijsplaten. In de middenscenario’s is het nog wat meer. En in het hoogste scenario nog meer. Maar het belangrijkste verschil is dat de opwarming van het water in het hoge scenario ook na 2100 doorgaat, terwijl de andere rond het eind van de eeuw beginnen af te vlakken. Als de temperatuur van het water niet meer toeneemt zal het ijs nog steeds blijven smelten, maar het zal dan niet meer steeds sneller gaan.

Natuurlijk berekent een gedetailleerd regionaal model niet alleen gemiddelden voor de hele Amundsenzee. De afbeelding hieronder geeft het ruimtelijke beeld van opwarming en versnelling in het smelten van ijsplaten voor een van de middenscenario’s: een gemiddelde mondiale opwarming van 2 °C.

Zoals gezegd draagt het smelten van ijsplaten niet direct bij aan de stijging van de zeespiegel. En de invloed op de stroming van gletsjers wordt door het gebruikte regionale model niet berekend. Om daar een beeld van te krijgen is een aanvullende analyse uitgevoerd, waarin is onderzocht welke delen van ijsplaten meer of minder belangrijk zijn voor de bescherming van de achterliggende gletsjers. Die analyse heeft weinig invloed op de conclusies van het onderzoek. De snelheid waarmee het ijs smelt is op zulke gevoelige plekken (gemiddeld) niet hoger of lager dan elders.

Over het precieze mechanisme dat de versnelling van het smelten veroorzaakt is nog veel onduidelijk. Het lijkt vooral te zitten in veranderingen in de dikte van drie te onderscheiden lagen zeewater in de Amundsenzee. De bovenste laag is gemiddeld over het jaar relatief warm, maar de temperatuur varieert met het seizoen. Daaronder zit een laag kouder water, dat in de winter naar beneden is gezakt. En daaronder zit weer een wat warmere, maar zoutere laag van water dat over de continentale plaat rond de kust van Antarctica circuleert. De grens tussen die warmere laag en het koudere winterwater verschuift naar boven in het warmere klimaat, waardoor meer van dat warmere water in contact komt met de onderkant van ijsplaten. Er zijn meerdere factoren die hier invloed op hebben, zoals wind, neerslag en smeltwater.

De conclusie van dit onderzoek is best schokkend: zelfs in het gunstigste scenario is West-Antarctica niet te behouden en zal de zeespiegel de komende eeuwen meters stijgen. Bij mijn weten is het de eerste keer dat dit zo expliciet wordt geconstateerd. Toch denk ik dat veel poolonderzoekers er niet heel erg van opkijken. Het zat er wel een beetje aan te komen. De kwetsbaarheid van dit gebied is al lang bekend. Daar werd in 1978 al eens op gewezen door glacioloog John Mercer. Mercer’s artikel werd destijds met veel scepsis ontvangen en zo hier en daar zelfs weggehoond. Maar inmiddels is de kwetsbaarheid van de West-Antarctische ijskap breed geaccepteerde wetenschap. Hoewel niet al het nieuws hierover slecht is, zijn de zorgen het afgelopen decennium wel toegenomen. De verzwakking van ijsplaten komt niet alleen van beneden, maar ook van boven. Twee jaar geleden voorspelde een grote groep wetenschappers dat een van de ijsplaten in de Amundsenzee nog voor het eind van dit decennium helemaal in stukken zou breken. Dat de grondlijn van gletsjers zich terugtrekt op de zeebodem is ook al waargenomen.

Hebben we nu meer zekerheid over hoeveel de zeespiegel de komende eeuw zal stijgen? Een beetje, denk ik. De meest optimistische projecties lijken ondertussen wel erg onwaarschijnlijk. Maar waar we wel uitkomen, blijft nog steeds onzeker. Onder meer vanwege de grote interne variabiliteit in het zuidpoolgebied. Eerder onderzoek heeft uitgewezen dat de snelheid waarmee het ijs smelt daardoor sterk kan variëren over langere periodes. Op de uiteindelijke stijging over meerdere eeuwen heeft dat geen invloed, maar op de tijdschaal waarop wij plannen maken voor bijvoorbeeld de inrichting en de bescherming van kustgebieden wel.

En het onderzoek zelf kent ook nog zijn onzekerheden. En dus is het oppassen voor het single study syndrome. De auteurs van het artikel zijn zich daarvan bewust. Ze wijzen er bijvoorbeeld op dat ze hun analyse hebben uitgevoerd met een enkel model. En modellen hebben, hoe goed ze ook zijn, nu eenmaal ook hun beperkingen en onzekerheden. Bevestiging door andere modellen zou dus meer zekerheid bieden. Ook zit er een inherente onzekerheid in de manier waarop ze het regionale model met hoge resolutie hebben ingebed in een grofmaziger mondiaal model. De manier waarop modellen informatie uitwisselen is eenrichtingsverkeer in deze werkwijze. Veranderingen die op grote schaal plaatsvinden worden door het mondiale model doorgegeven aan het regionale model. Maar de veranderingen die hierdoor op regionale schaal optreden kunnen op hun beurt weer invloed hebben op het grotere geheel. Zulke veranderingen worden in deze onderzoeksopzet niet meegenomen.

Verplaatsen we de aandacht nu van Antarctica naar Nederland, dan is dit onderzoek volgens mij vooral een confrontatie met wat er eigenlijk al zat aan te komen. We moeten rekening houden met een aanzienlijke zeespiegelstijging in de loop van deze eeuw. Misschien wel een meter of meer. Maar hoeveel het wordt blijft behoorlijk onzeker. En in het omgaan met die onzekerheid zit de grootste moeilijkheid. Want het is maar de vraag of we ooit echt heel nauwkeurige schattingen kunnen verwachten. De slotzin van het artikel vat bondig samen waar het uiteindelijk op neerkomt: ‘Limiting the societal and economic costs of sea-level rise will require a combination of mitigation, adaptation and luck.‘