Het lijkt welhaast eeuwen geleden, maar tot in februari zijn wij drukdoende geweest met het schrijven van een boek en wat daarbij (en daarna) zoal komt kijken. Het lezen van allerlei nieuwe artikelen over het klimaat die mij interesseren was er nogal bij ingeschoten. Het fijne daarvan is dan weer dat ik nu een dikke digitale stapel over van alles en nog wat heb liggen om eens te bekijken. In die stapel zat een artikel over West-Antarctica en de Thwaitesgletsjer en vol goede moed was ik daar eind februari ingedoken, tot het Corona-virus toch vrij plotseling mijn wereldje en aandacht begon te domineren. Inmiddels is dat een beetje gezakt en heb ik de West-Antarctica-draad opnieuw opgepakt. Bij mij wil het bekijken van zo’n artikel wel eens ietwat uit de hand lopen, het gevolg daarvan staat onder dit overzichtsplaatje van West-Antarctica.
Overzicht van West-Antarctica. Bron: CarbonBrief.
West-Antarctica staat al erg lang in de belangstelling van de wetenschap. Al in 1968 was er een glacioloog, John Mercer, die het volgende schreef:
If the apparent warming trend is real and continues until hypsithermal [met hypsithermal bedoelt men de warme periode in het begin van het Holoceen – JH] conditions are reached and exceeded, whether because of industrial pollution of the atmosphere or for any other reason, the West Antarctic Ice Sheet will become a threat to coastal areas of the world within 6 m of sea level.
Tien jaar later werkte Mercer dit verder uit in een Nature artikel dat ging over de mogelijke gevolgen van het versterkte broeikaseffect op de ijskap van West-Antarctica. Mercer schreef daarin het volgende:
If the CO2 greenhouse effect is magnified in high latitudes, as now seems likely, deglaciation of West Antarctica would probably be the first disastrous result of continued fossil fuel consumption. A disquieting thought is that if the present highly simplified climatic models are even approximately correct, this deglaciation may be part of the price that must be paid in order to buy enough time for industrial civilisation to make the changeover from fossil fuels to other sources of energy.
Mercer trok zijn conclusies uit de toenmalige kennis over de ijskap tijdens het geologische verleden en de nog ruwe kennis over het gegeven dat de ondergrond van de ijskap onder de zeespiegel lag. Het vervuilen van de atmosfeer met een berg broeikasgassen is ons in ieder geval gelukt en het afsmelten van de ijskappen op West-Antarctica is gaande en aan het versnellen. Het IPCC rapporteerde in hun SROCC-rapport van 2019 een massaverlies van 53 gigaton aan ijs over 1992-1996 en 159 gigaton over 2012-2016 voor alleen al dat gebied.
In de klimaatwetenschap heeft men al heel lang de indruk dat de ijskap van West-Antarctica wellicht niet erg stabiel is. Relatief kleine klimaatveranderingen kunnen dan een grote invloed hebben. Een groot gedeelte van de ondergrond van de ijskap in dit gebied ligt beneden het zeeniveau en er zijn diverse plekken waar het landinwaarts dieper is dan aan de kust. Door inwerking van warm water op de plek waar het ijs nog vastzit aan de bodem (de ‘grounding line’ – grondlijn) kunnen de ijsplaten – die de ijskap als het ware stutten en het stroomproces van ijs richting zee vertragen – sneller instabiel worden. Dit proces wordt afgekort met MISI – Marine Ice Sheet Instability. Een ander proces dat een rol speelt bij het ijsverlies van de ijskappen heet MICI – Marine Ice Cliff Instability. Zie figuur 2 voor een schematische weergave van beide processen (uit IPCC SROCC, figuur CB8.1). Meer over deze processen in dit blogstuk van Hans: “Het nieuws over Antarctica is meestal geen goed nieuws”.
Schematische weergave van twee processen, afgekort met MISI en MICI, waardoor een ijskap versneld massa kan verliezen. Bron: IPCC SROCC Fig. CB8.1
Vooral het MISI-proces kan van belang zijn voor de ijskappen van West-Antarctica. Het IPCC concludeerde vorig jaar (SROCC blz. 206) dat het snelle verlies aan ijsmassa in dat gebied mogelijk het begin kan zijn van het optreden van MISI aldaar, maar het is vooralsnog onduidelijk of dat ook het begin is van een irreversibele teruggang van de gletsjers. In ieder geval wordt het grootste gedeelte van het totale massaverlies van Antarctica veroorzaakt door het smelten van de ijskappen op West-Antarctica.
De totale hoeveelheid ijs op de ijskap van West-Antarctica komt overeen met een stijging van het zeeniveau met ongeveer 5,3 m. Niet alles ligt daar beneden de zeespiegel of heeft een aflopende ondergrond. Een studie uit 2009 liet zien dat een snelle ineenstorting van de ijskap van West-Antarctica (als gevolg van MISI) kan leiden tot een zeespiegelstijging van circa 3,3 meter. Fijn, dat scheelt weer een paar meter. De Thwaitesgletsjer is alleen al goed voor 65 cm aan zeespiegelstijging en de Pine Island-gletsjer voor 51 cm. Maar ijskappen smelten gelukkig niet van vandaag op morgen.
Belangrijk voor de stabiliteit van een gletsjer is dus de structuur van het land onder het ijs: zitten er veel bulten en dalen in, loopt het landinwaarts op of af en ligt het wel of niet onder de zeespiegel. Eind 2019 is het land onder Antarctica geheel opnieuw in kaart gebracht onder de naam BedMachine Antarctica en beschreven in een artikel in Nature. Dat bracht goed en slecht nieuws. Voorheen onontdekte stabiliserende ruggen blijken aanwezig te zijn op de ondergrond van Antarctica, maar er zijn ook gletsjers waarvan nu duidelijk is dat die kwetsbaarder zijn dan eerst gedacht. Een voorbeeld daarvan is de Denmangletsjer op Oost-Antarctica, deze heeft een aflopende ondergrond die tot maar liefst tot 3,5 km onder zeeniveau gaat, de diepste vallei op land op aarde. Het hoogtekaartplaatje in figuur 3 maakt duidelijk dat een groot gedeelte van West-Antarctica, met name de Pine Island- en Thwaitesgletsjer grotendeels onder zeeniveau liggen.
Een weergave van de hoogtekaart van het land onder West-Antarctica. De blauwe gebieden liggen onder de zeespiegel maar zijn nu bedekt met ijs. Bron: NASA.
De Pine Island-gletsjer en de Thwaitesgletsjer ondergaan nu grote veranderingen; het zijn de gletsjers met het grootste massaverlies over 1979-2017 en ook vertonen ze een grote ijsstroming als gevolg van het dunner worden van de ijsplaten. Volgens het IPCC SROCC-rapport (blz. 347) is vooral de Thwaitesgletsjer belangrijk: de gletsjer loopt tot ver in het gebied van West-Antarctica en het verlies van deze gletsjer kan een destabiliserend effect op de gehele ijskap van dat gebied hebben. Figuur 4 en 5 geven respectievelijk de snelheid van de verandering van de grondlijn in het gebied weer en het massaverlies gebaseerd op hoogtemetingen met satellieten.
De snelheid van de migratie van de grondlijn tussen 2010 en 2016. Bron: Konrad et al., 2018.
Veranderingen in de hoogte van de ijskappen van het westen van Antarctica gemeten met satellieten. Bron: Shepherd et al., 2019.
Een recent verschenen studie van Turney et al. concludeerde dat de ijskap van West-Antarctica in het vorige interglaciaal (129.000 tot 116.000 jaar geleden) mogelijk meerdere meters had bijgedragen aan het zeeniveau dat toen hoger was dan nu en dat de ijskap gevoelig is voor de verwachte temperatuurstijging.
Het is al met al dus geen wonder dat de Thwaitesgletsjer volop in de belangstelling van de glaciologen staat. In 2018 zijn de VS en Groot-Brittanië een vijf jaar durend groot onderzoeksproject gestart naar de veranderingen in de Thwaitesgletsjer. Het project bestaat uit diverse deelprojecten, onder andere naar de geologische historie en de diverse smeltprocessen. De projectomschrijving geeft vier fundamentele vragen waar men antwoorden op zoekt:
- Drivers: Waarom verandert de ijskap van West-Antarctica nu?
- Grenswaarden: Wat is de huidige status van de ijskap van West-Antarctica?
- Processen: Wat zijn de mechanismen die betrokken zijn bij de ineenstorting van een ijsplaat?
- Modellen: Hoe kunnen we de projecties van de bijdrage van West-Antarctica aan de zeespiegelstijging verbeteren?
Recent zijn er gaten geboord in de ijsplaat om de onderkant daarvan te bestuderen middels een onderzeerobot volgestouwd met meetinstrumenten. Zie dit verslag mét een video-opname: “First look under Thwaites Glacier and Kamb Ice Stream”. Ik kreeg de indruk dat op de Thwaitesgletsjer de concentratie aan ijswetenschappers een van de hoogste ter wereld moet zijn gezien alle onderzoeken die daar nu plaatsvinden, figuur 6 geeft er een schematisch overzicht van. Hopelijk kunnen ze in die kou toch goed anderhalve meter afstand houden.
Schematische weergave van de diverse processen, oceaanstromingen en onderzoeksactiviteiten in, om en op de Thwaitesgletsjer. Bron: Scambos et al. 2017.
Sinds de artikelen van John Mercer, vijftig en veertig jaar geleden, is de kennis op detailniveau over de ijskappen op West-Antarctica enorm toegenomen. De grote lijnen zijn echter in al die jaren niet wezenlijk veranderd. De ijskap is mogelijk dicht bij een kantelpunt en kan de komende eeuwen alleen al voor meerdere meters aan zeespiegelstijging zorgen.
Deze bijdrage van Jos Hagelaars verscheen eerder bij Klimaatverandering.