Is Antarctica aan het smelten?

Door Erik ConwayHistoricus, NASA/Jet Propulsion Laboratory

Er is de laatste tijd veel te doen geweest over Antarctica en over de vraag of de gigantische ijskap van het continent al dan niet aan het smelten is. Een nieuw artikel1 , waarin wordt gesteld dat de ijskap de laatste jaren minder is gesmolten dan in de afgelopen jaren, wordt aangehaald als “bewijs” dat er geen sprake is van opwarming van de aarde. Ander bewijs dat de hoeveelheid zee-ijs rond Antarctica licht lijkt toe te nemen2-4 wordt op dezelfde manier gebruikt. Maar deze beide gegevens zijn misleidend. Uit zwaartekrachtgegevens die vanuit de ruimte zijn verzameld met de Grace satelliet van de NASA blijkt dat Antarctica sinds 2002 elk jaar meer dan honderd kubieke kilometer (24 kubieke mijl) ijs heeft verloren. Uit de laatste gegevens blijkt dat Antarctica ook nog eens in versneld tempo ijs verliest. Hoe is het mogelijk dat het smelten aan de oppervlakte afneemt, maar dat het continent toch massa verliest? Het antwoord komt neer op het feit dat ijs kan stromen zonder te smelten.

Tweederde van Antarctica is een hoge, koude woestijn. Bekend als Oost-Antarctica, heeft dit deel een gemiddelde hoogte van ongeveer 2 kilometer, hoger dan het Amerikaanse Colorado Plateau. Onder al dit ijs bevindt zich een continent ter grootte van Australië; de ijskap die er bovenop ligt is gemiddeld iets meer dan 2 kilometer dik. Als al dit ijs zou smelten, zou het mondiale zeeniveau met ongeveer 60 meter stijgen. Maar er vindt weinig of geen opwarming plaats boven Oost-Antarctica. Radar- en lasersatellietgegevens laten een klein massaverlies zien aan de randen van Oost-Antarctica, dat gedeeltelijk wordt gecompenseerd door ophoping van sneeuw in het binnenland, hoewel een zeer recent resultaat van het Gravity Recovery and Climate Experiment (Grace) van het NASA/Duits Lucht- en Ruimtevaartcentrum suggereert dat er sinds 2006 meer ijs van Oost-Antarctica is verdwenen dan eerder werd gedacht5. Over het algemeen is er niet veel aan de hand in Oost-Antarctica – nog niet.

Een bevroren Hawaii

West-Antarctica is heel anders. In plaats van één continent is het een reeks eilanden bedekt met ijs – zie het als een bevroren Hawaï, met pinguïns. Omdat het een eilandengroep is, ligt een groot deel van de West-Antarctische IJskap (WAIS, in jargon) eigenlijk op de bodem van de Zuidelijke Oceaan, niet op het droge land. Delen ervan liggen meer dan 1,7 kilometer (1 mijl) onder de zeespiegel. Pine Island is het grootste van deze eilanden en de grootste ijsstroom in West-Antarctica wordt Pine Island Glacier genoemd. Als de WAIS volledig zou smelten, zou het zeeniveau met 5 tot 7 meter stijgen. En de Pine Island Glacier zou daar ongeveer 10 procent van bijdragen.

Sinds het begin van de jaren negentig verzamelen Europese en Canadese satellieten radargegevens van West-Antarctica. Deze radargegevens kunnen de beweging van het ijs aantonen en tegen het einde van de jaren 1990 waren er voldoende gegevens voor wetenschappers om de jaarlijkse beweging van de Pine Island-gletsjer te meten. Aan de hand van radargegevens die tussen 1992 en 1996 werden verzameld, stelde oceanograaf Eric Rignot van het Jet Propulsion Laboratory van de NASA vast dat de “aanaardingslijn” van de Pine Island-gletsjer – de lijn tussen het drijvende deel van de gletsjer en het deel van de gletsjer dat op de zeebodem rust – zich snel naar het land had teruggetrokken. Dat betekent dat de gletsjer massa verliest. Hij schreef de terugtrekking toe aan de opwarming van het water rond West-Antarctica6. Maar omdat hij maar een paar jaar gegevens had, kon hij niet zeggen of de terugtrekking een tijdelijke, natuurlijke anomalie was of een trend op langere termijn door de opwarming van de aarde.

Rignot’s artikel verraste veel mensen. JPL-wetenschapper Ron Kwok zag het als een bewijs dat “het oude idee dat gletsjers heel langzaam bewegen, niet meer waar is”. Een van de gevolgen was dat veel meer mensen de radargegevens begonnen te gebruiken om veel meer van Antarctica te onderzoeken. Uit een groot overzicht dat in 2009 werd gepubliceerd, bleek dat Rignots ontdekking van de Pine Island-gletsjer geen toevalstreffer was geweest7 : een grote meerderheid van de mariene gletsjers van het Antarctisch schiereiland was zich aan het terugtrekken, en hun terugtrekking was aan het versnellen. Vorige zomer onderzocht een Britse groep opnieuw de Pine Island-gletsjer en stelde vast dat de terugtreksnelheid tussen 1995 en 2006 verviervoudigd was8.

Hoe de ijsplaat afbrokkeltDe terugtrekking van de gletsjers van West-Antarctica wordt versneld door het instorten van de ijsplaat. De ijsplaten zijn het deel van een gletsjer dat voorbij de aanaardingslijn naar de oceaan reikt; zij zijn het kwetsbaarst voor de opwarming van de zeeën. Een oude theorie in de glaciologie is dat deze ijsplaten de neiging hebben de eindwand van gletsjers te stutten (ondersteunen), waarbij hun massa de beweging van het ijs in de richting van de zee vertraagt. Dit werd bevestigd door de spectaculaire instorting van het Larsen B-plateau, zo groot als Rhode Island, aan de oostrand van het Antarctisch schiereiland in 2002. Het uiteenvallen, dat op camera werd vastgelegd door de MODIS-beeldvormingsinstrumenten (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) van de NASA aan boord van de Terra- en Aqua-satellieten, was dramatisch: het duurde slechts drie weken om een 12.000 jaar oude ijsplaat af te brokkelen. In de daaropvolgende jaren bleek uit satellietradargegevens dat sommige ijsstromen achter Larsen B aanzienlijk waren versneld, terwijl andere, die nog door kleinere ijsplaten werden ondersteund, dat niet hadden gedaan9. Dit dynamische proces van ijs dat bergafwaarts naar zee stroomt, zorgt ervoor dat Antarctica massa blijft verliezen, zelfs als het smelten aan het oppervlak afneemt.

Michael Schodlok, een wetenschapper van JPL die modellen maakt van de wisselwerking tussen ijsplaten en de oceaan, zegt dat het smelten van de onderkant van de plaat een voorwaarde is voor deze instortingen. Het dunner worden van de ijsplaat vermindert zijn steunende effect op de gletsjer erachter, waardoor de gletsjer sneller kan stromen. De dunnere ijsplaat heeft ook meer kans om te scheuren. In de zomer kan smeltwater aan het oppervlak in de scheuren wegstromen. Omdat vloeibaar water een grotere dichtheid heeft dan vast ijs, kan voldoende smeltwater aan het oppervlak de scheuren dieper in het ijs openen, waardoor het plat uiteenvalt. De oceanen rond Antarctica zijn opgewarmd10 , dus Schodlok twijfelt er niet aan dat de ijsplaten worden ondermijnd door warmer water dat uit de diepte omhoog wordt gebracht. Maar hij geeft toe dat het nog niet helemaal bewezen is, omdat satellieten niet onder het ijs kunnen meten.

Glacioloog Robert Bindschadler van NASA’s Goddard Space Flight Center is van plan om dat wel aan te tonen. Hij leidt een expeditie die in 2011 van start moet gaan om door de Pine Island-gletsjer te boren en een geautomatiseerde boei in het water eronder te plaatsen. Volgens Bindschadler “is Pine Island Glacier de plaats om naartoe te gaan omdat daar de veranderingen het grootst zijn. Als we willen begrijpen hoe de oceaan de ijskap beïnvloedt, moeten we naar de plek gaan waar de oceaan met een voorhamer op de ijskap inslaat, niet met een kleine tackhammer.”

Metingen van de Grace-satellieten bevestigen intussen dat Antarctica massa verliest (figuur 1)11. Isabella Velicogna van het JPL en de Universiteit van Californië in Irvine, gebruikt de gegevens van Grace om de Antarctische ijskap vanuit de ruimte te wegen. Haar werk toont aan dat de ijskap niet alleen massa verliest, maar ook in een versneld tempo. “De belangrijke boodschap is dat het geen lineaire trend is. Een lineaire trend betekent dat je elk jaar hetzelfde massaverlies hebt. Het feit dat het boven lineair is, is het belangrijke idee, dat het verlies van ijs toeneemt met de tijd,” zegt ze. En ze wijst erop dat niet alleen de gegevens van Grace een versnelling van het verlies laten zien, maar ook die van de radar. “Het is niet slechts één type meting. Het is een serie onafhankelijke metingen die dezelfde resultaten geven, wat het robuuster maakt.”

1 Marco Tedesco en Andrew J. Monaghan, “An updated Antarctic melt record through 2009 and its linkages to high-latitude and tropical climate variability,” Geophys. Res. Lett. 36, L18502 (2009).

2 http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/ IMAGES/ current.anom.south.jpg

3http://www.sciencedaily.com/releases/ 2009/ 04/090421101629.htm

4http://nsidc.org/seaice/characteristics/ difference.html

5 J. L. Chen et al., “Accelerated Antarctic ice loss from satellite gravity measurements,” Nat. Geosci. 2, 859-862 (2009).

6 E.J. Rignot, “Fast Recession of a West Antarctic Glacier, Science 281, 549-551 (1998).

7P.A. Mayewski, et.al., “State of the Antarctic and Southern Ocean Climate System,” Rev. Geophys. 47, 1-38 (2009).

8 D. J. Wingham et.al., “Spatial and Temporal Evolution of Pine Island Glacier thinning, 1995-2006,” Geophys. Res.Lett. 36, L17501 (2009).

9 E. Rignot et.al., “Accelerated ice discharge from the Antarctic Peninsula following the collapse of Larsen B ice shelf,” Geophys. Res. Lett. 31, L18401 (2004).

10R. M. Robertson et al., “Long term temperature trends in the deep waters of the Weddell Sea”, Deep Sea Research 49, 21, 4791-4806 (2002); http://condor.pems.adfa.edu.au/FD-Course/webpage/longterm.pdf.

11Isabella Velicogna, “Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE,” Geophys. Res. Lett. 36, L19503 (2009).

12 J. H. Mercer, “West Antarctic ice Sheet and CO2 Greenhouse Effect-Threat of Disaster,” Nature 271 (5643), 321-325 (1978).

13 R. Kwok & D.A. Rothrock, “Decline in Arctic sea ice thickness from submarine and ICESat records: 1958 – 2008,” Geophys. Res. Lett. 36, L15501 (2009).