Hoe hard smelten de ijskappen van Antarctica?

Onderzoekers van de Universiteit van Colorado schatten dat het ijspakket jaarlijks krimpt met tussen de 232 en 72 kubieke kilometer. Dit zou goed zijn voor een zeespiegelstijging van tussen de 0,2 en 0,4 millimeter per jaar. Dat is ook ongeveer de jaarlijkse bijdrage aan de zeespiegelstijging gedurende de afgelopen eeuw, die het Intergovernmental Panel on Climate Change aan het smeltende continent toeschrijft.



De Amerikanen kwamen vorig jaar op deze wijd uiteenlopende getallen nadat ze drie jaar lang met twee satellieten veranderingen in zwaartekrachtvelden boven Antarctica hadden bijgehouden. Uit verandering in het zwaartekrachtveld kunnen ze het ijsverlies boven de Zuidpool afleiden.



Het lijken zo op het eerste gezicht kolossale hoeveelheden ijs. “Maar de kubieke kilometers die teloor gaan, vallen in het niet bij het totale ijspakket, op sommige plekken tot wel vier kilometer dik”, vertelt dr. Riccardo Riva van DEOS, die nu een half jaar het ijs onderzoekt.



“De regentijd in de Amazone, eb en vloed of een sneeuwperiode boven de Noordpool, al deze natuurverschijnselen bemoeilijken de interpretatie van de satellietdata”, vertelt de onderzoeker. “Hoe miniem de effecten ervan ook mogen zijn, ze beïnvloeden, net als het smelten van het ijs, wel degelijk het zwaartekrachtveld boven Antarctica. Hoe langer we satellietmetingen verrichten, hoe nauwkeuriger we zulke natuurverschijnselen uit de data kunnen filteren.”



Maar er is nog een ander fenomeen dat het onderzoek parten speelt: het opveren van de aardkost. Tussen de twaalfduizend en de vierduizend jaar geleden smolt het ijs veel sneller dan nu. Doordat toen een deel van de druk op het land is verdwenen, veert het continent op. “En dat zal het blijven doen zolang het systeem niet in evenwicht is”, verzekert Riva.



Een klimatologische erfenis uit een vorige warme periode bemoeilijkt dus het huidige onderzoek. Want hoe weet je welk deel van de gravitatieverandering moet worden toegeschreven aan het verdwijnen van ijs en welk deel veroorzaakt wordt door de aarde die opveert en aan de onderkant door magmastromen weer wordt aangevuld?



Om dit probleem op te lossen wil Riva de gravitatiegegevens combineren met hoogtemetingen. Net als de Amerikanen bestudeert hij het Antartica-ijs aan de hand van de satellietgegevens van de twee gravitatiekunstmanen van NASA, ook bekend onder de naam GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Maar hij verzamelt ook hoogtemetingen van ICESat, een zogenaamde laser altimetriesatelliet, eveneens van NASA. “Door deze gegevens naast elkaar te leggen hoop ik te begrijpen wat er precies gebeurt op Antarctica.”



De wetenschappers van de Universiteit van Colorado losten het probleem op door twee verschillende modellen van de tektoniek onder Antarctica in hun onderzoek te verwerken. Een model komt voort uit onderzoek waarbij het zeeniveau van de afgelopen duizenden jaren in kaart is gebracht. Deze gegevens zouden erop wijzen dat de ijslaag op west-Antarctica 21 duizend jaar geleden een kilometer dikker moet zijn geweest dan dat nu. Maar volgens een ander model, gebaseerd op onder meer onderzoek aan sediment in het ijs, zou de laag op het westelijk deel ‘slechts’ hier en daar 500 â 750 meter dikker zijn geweest. “De verschillen tussen deze twee modellen zorgen voor de grote onzekerheid over de huidige smeltsnelheid van Antarctica”, aldus Riva.

Dat het ijspakket op Antarctica dunner wordt, daar zijn de meeste experts het over eens. Maar hoe snel dit proces verloopt en op welke delen van het continent het ijs precies achteruitgaat, daar is nog veel onzekerheid over. Onderzoekers van de Universiteit van Colorado schatten dat het ijspakket jaarlijks krimpt met tussen de 232 en 72 kubieke kilometer. Dit zou goed zijn voor een zeespiegelstijging van tussen de 0,2 en 0,4 millimeter per jaar. Dat is ook ongeveer de jaarlijkse bijdrage aan de zeespiegelstijging gedurende de afgelopen eeuw, die het Intergovernmental Panel on Climate Change aan het smeltende continent toeschrijft.



De Amerikanen kwamen vorig jaar op deze wijd uiteenlopende getallen nadat ze drie jaar lang met twee satellieten veranderingen in zwaartekrachtvelden boven Antarctica hadden bijgehouden. Uit verandering in het zwaartekrachtveld kunnen ze het ijsverlies boven de Zuidpool afleiden.



Het lijken zo op het eerste gezicht kolossale hoeveelheden ijs. “Maar de kubieke kilometers die teloor gaan, vallen in het niet bij het totale ijspakket, op sommige plekken tot wel vier kilometer dik”, vertelt dr. Riccardo Riva van DEOS, die nu een half jaar het ijs onderzoekt.



“De regentijd in de Amazone, eb en vloed of een sneeuwperiode boven de Noordpool, al deze natuurverschijnselen bemoeilijken de interpretatie van de satellietdata”, vertelt de onderzoeker. “Hoe miniem de effecten ervan ook mogen zijn, ze beïnvloeden, net als het smelten van het ijs, wel degelijk het zwaartekrachtveld boven Antarctica. Hoe langer we satellietmetingen verrichten, hoe nauwkeuriger we zulke natuurverschijnselen uit de data kunnen filteren.”



Maar er is nog een ander fenomeen dat het onderzoek parten speelt: het opveren van de aardkost. Tussen de twaalfduizend en de vierduizend jaar geleden smolt het ijs veel sneller dan nu. Doordat toen een deel van de druk op het land is verdwenen, veert het continent op. “En dat zal het blijven doen zolang het systeem niet in evenwicht is”, verzekert Riva.



Een klimatologische erfenis uit een vorige warme periode bemoeilijkt dus het huidige onderzoek. Want hoe weet je welk deel van de gravitatieverandering moet worden toegeschreven aan het verdwijnen van ijs en welk deel veroorzaakt wordt door de aarde die opveert en aan de onderkant door magmastromen weer wordt aangevuld?



Om dit probleem op te lossen wil Riva de gravitatiegegevens combineren met hoogtemetingen. Net als de Amerikanen bestudeert hij het Antartica-ijs aan de hand van de satellietgegevens van de twee gravitatiekunstmanen van NASA, ook bekend onder de naam GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Maar hij verzamelt ook hoogtemetingen van ICESat, een zogenaamde laser altimetriesatelliet, eveneens van NASA. “Door deze gegevens naast elkaar te leggen hoop ik te begrijpen wat er precies gebeurt op Antarctica.”



De wetenschappers van de Universiteit van Colorado losten het probleem op door twee verschillende modellen van de tektoniek onder Antarctica in hun onderzoek te verwerken. Een model komt voort uit onderzoek waarbij het zeeniveau van de afgelopen duizenden jaren in kaart is gebracht. Deze gegevens zouden erop wijzen dat de ijslaag op west-Antarctica 21 duizend jaar geleden een kilometer dikker moet zijn geweest dan dat nu. Maar volgens een ander model, gebaseerd op onder meer onderzoek aan sediment in het ijs, zou de laag op het westelijk deel ‘slechts’ hier en daar 500 â 750 meter dikker zijn geweest. “De verschillen tussen deze twee modellen zorgen voor de grote onzekerheid over de huidige smeltsnelheid van Antarctica”, aldus Riva.