De aarde heeft de afgelopen tien jaar een geweldige injectie gekregen met warmte. Tussen 2015 en 2020 steeg de temperatuur met 0,2 graad Celsius, naar 1,1 graad ten opzichte van de pre-industriële periode uit de negentiende eeuw. Nog geen 3 jaar later staat die teller al op 1,23 graad. Ter illustratie: de afgelopen acht jaar zijn de warmste jaren uit de geschiedenis van homo sapiens. Die golf van uitzonderlijke warmte heeft zijn effect op de wereld van het ijs. De gletsjers in de bergketens en de ijskappen van Groenland en Antarctica beginnen steeds sneller te smelten. De hoeveelheid smeltwater van landijs dat jaarlijks de oceaan instroomt, is inmiddels opgelopen tot meer dan 600 miljard ton. En dat zorgt er dan weer voor dat de zeespiegel sinds 2005 2,5 keer sneller stijgt dan in de twintigste eeuw.
De cijfers zijn alarmerend, vindt ook Michiel van den Broeke, hoogleraar polaire meteorologie aan de Universiteit Utrecht. “Het is ongekend wat er op de Noordpool, Groenland en Antarctica gebeurt. Maar wat ik dan ook altijd zeg: houd wel de tijdschaal in de gaten. Als je het over een paar meter zeespiegelstijging hebt, dan moet daar echt heel veel ijs voor smelten. En dat kost tijd. Wat ik maar zeggen wil: we moeten niet in paniek raken. Maar we moeten het zeker ook niet veronachtzamen. De uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen moet écht zo snel mogelijk stoppen.”
Factor tien
Van den Broeke is een vooraanstaande naam in de wetenschap die de relatie bestudeert tussen het smelten van grote ijsmassa’s en zeespiegelstijging. Als student reisde hij in het kielzog van professor Hans Oerlemans mee naar arctisch gebied. “Oerlemans was en is een wereldberoemde glacioloog, een autoriteit op het gebied van valleigletsjers. Maar op een gegeven moment zei hij: ‘Als alle gletsjers op aarde smelten, dan betekent dat een halve meter zeespiegelstijging; de Groenlandse ijskap doet dat met een factor tien. En Antarctica weer tien keer meer dan Groenland. Bijna al het ijs op aarde ligt op die twee ijskappen. Dáár moeten we heen voor onderzoek’.”
Michiel van den Broeke
Niet veel later werd koers gezet naar Antarctica, waar meer dan tien automatische meetstations op het ijs werden geplaatst. Van den Broeke: “Toen, in de jaren negentig, wist de wetenschap nog niet veel van die uitgestrekte ijswereld. Niemand wist dat Groenland en Antarctica begonnen te smelten. We gingen erheen uit nieuwsgierigheid, om te begrijpen hoe zo’n ijskap in elkaar zit, hoe dat proces werkt van smelten en aangroeien. We hebben maar een klein budget en spelen maar een beperkte rol in het internationale polaire onderzoek. Maar het onderzoek dat we doen, heeft dankzij de vooruitziende blik van één man een goede kwaliteit, en daarmee lopen we internationaal gezien voorop.”
Gouden driehoek
De inzichten in de werking van de grote ijskappen hebben zich volgens de hoogleraar de afgelopen dertig jaar spectaculair ontwikkeld. “We proberen de gouden driehoek in stand te houden. Dat is de combinatie van grondwaarnemingen, data van satellieten en computermodellen. In ons geval gaat dat om de weerstations op Groenland, Spitsbergen en Antarctica, die meten hoe het klimaat aan het oppervlak is, hoeveel er smelt. Dan gebruiken we verschillende satellieten om te kijken hoe het er vanuit de ruimte uitziet. En met al die metingen controleer je vervolgens of het model klopt dat het smeltproces van de ijskap voorspelt.”
Een belangrijk instrument voor Van den Broeke is de zogenaamde gravitatiemeting. “Zwaartekracht ontstaat door massa. Dus als een ijskap iets smelt, verandert op die plek de zwaartekracht ook een beetje. Met twee satellieten die op een afstand van 200 kilometer achter elkaar rond de aarde cirkelen, kunnen we dat meten. Als de zwaartekracht verandert, heeft dat zijn weerslag op de onderlinge afstand van de satellieten. Heel mimimaal allemaal. Maar de satellieten kunnen dat met een nauwkeurigheid van één micrometer meten; voor het juiste begrip: dat is 0,000 001 meter. Dat levert een zeer betrouwbaar beeld op van de veranderende massa van het ijs.”
Het is maar één voorbeeld van de wereld die achter de klimaatwetenschap schuil gaat. “De computermodellen die we gebruiken, zijn de grootste die er bestaan, en die draaien we op de allergrootste computers. Vergis je niet, daar zitten miljoenen uren ontwikkelingswerk in van natuurkundigen, mensen die verstand hebben van ingewikkelde natuurkundige processen in atmosfeer, oceaan en op aarde. Het is een complex, technisch verhaal van een harde wetenschap, en dat aspect sneeuwt weleens onder in de maatschappelijke discussies over klimaat. Er ontstaat twijfel over de voorspellingen, omdat men niet weet waarop die gebaseerd zijn, welke technieken zijn gebruikt, welke onzekerheden er zijn. Men vergeet: praten over het klimaat is praten over natuurkunde.”
Negen meter
De natuurkunde kent geen emotie, die draait op harde data. Een van de feiten is dat de thermometer wereldwijd inmiddels 1,2 graad Celsius hoger staat – een getal dat misschien weinig ontzag inboezemt. Dat wordt anders als we een blik werpen op de concentratie CO2 in de atmosfeer – het belangrijkste broeikasgas. Het observatorium op de hooggelegen Mauna Loa in Hawaï registreert ieder jaar nieuwe records; in 2023 staat de teller op 420 ppm (deeltjes per miljoen). Ter vergelijking: in de warmste periodes tussen de ijstijden – toen de temperatuur op bepaalde plekken op aarde een paar graden warmer was en de zeespiegel zes tot negen meter hoger stond – kwam de concentratie CO2 nooit boven de 285 ppm uit.
Het verleden is niet helemaal vergelijkbaar met de toekomst, stelt Van den Broeke – maar niet met de intentie om gerust te stellen. “De periodes tussen de ijstijden duren duizenden jaren, dus die ijskappen hadden tijd om zich aan te passen aan de opwarming. Maar nu verandert het klimaat zó snel. De huidige toename van CO2 is meer dan honderd keer sneller dan we ooit in het natuurlijke systeem hebben gezien. De huidige verstoring kunnen we niet terugvinden in het historisch klimaatarchief. Toch kan het verleden ons indicaties geven over de weg die we zijn ingeslagen. Bijvoorbeeld dat voor iedere graad opwarming de zeespiegel een paar meter stijgt. Als je die analogie doorvoert – want we zijn al meer dan een graad opgewarmd – dan zouden we ons dus al gecommitteerd hebben aan een paar meter zeespiegelstijging, ook voor de kust van Den Haag. En ik denk ook dat het zo is.”
Satellietfoto NASA
Smalle rand
De waarnemingen op de ijskappen staven dat ook wel, zegt Van den Broeke, die de situatie op Groenland uitlegt. “Op Antarctica is het in de lucht gemiddeld min 20. Als het daar een graadje warmer wordt, dan is dat geen game changer. Op Groenland ligt dat anders, want dat ligt verder van de pool af, heeft een warmer klimaat en is veel gevoeliger voor temperatuurstijging in de atmosfeer. Tot voor kort konden we negentig procent van de kap redelijk gezond noemen.Dat komt doordat de ijskap ieder jaar wordt gevoed door een enorme bak sneeuw. Veel van de sneeuw die smelt, wordt opnieuw door de kap opgenomen en bevriest dan weer. Maar op een betrekkelijk smalle rand, ongeveer tien procent van de ijskap, slaat de balans de andere kant op. Het aantal kubieke meters smeltwater is daar de afgelopen decennia verdubbeld. Tegelijkertijd zijn veel gletsjers sneller gaan stromen, doordat de warme oceaan overal langs de kust het ijs weg knabbelt.”
Sponscapaciteit
Groenland levert de grootste bijdrage aan de zeespiegelstijging: bijna een volle millimeter per jaar, een vierde van het totaal. Dat kan snel meer worden als de recente versnelling in opwarming doorzet, waarschuwt Van den Broeke. “De bovenste sneeuwlaag van de ijskap is een belangrijke buffer; de helft van het smeltwater wordt hierin opgenomen en bevriest weer. Maar als er te veel water smelt, verdwijnt die sponscapaciteit van de ijskap, en dan kan het ineens heel snel gaan. Dat proces hebben we in de afgelopen jaren al een paar keer waargenomen. Groenland is zich plotseling aan het ontwikkelen naar een veel kwetsbaardere ijskap, met een kwetsbare massahuishouding.”
Het grootste zorgpunt heeft alles te maken met de vorm van de ijskap van Groenland: steil aan de randen, en vlak van boven. “De grote ijskap ligt voor een belangrijk deel hoog, ruim twee kilometer gemiddeld, en 3200 meter op het hoogste punt, en dat deel van de atmosfeer is lange tijd koud genoeg geweest. In de afgelopen decennia hebben we de zogenaamde smeltgrens aan de rand van de kap steeds iets zien stijgen. Het is essentieel dat die grens in dat steile gebied blijft, want dan is de invloed van de warmte nog beperkt tot de randen. Als die evenwichtsgrens boven dat vlakke, hoge gebied komt te liggen, zal de hele ijskap smelten.”
Pudding
Dat moment leek ver weg, maar in de laatste jaren kregen grote delen van de ijskap plotseling toch een golf van warmte over zich heen. Op Summit, het onderzoeksstation op het hoogste punt van de ijskap, begon het op 14 augustus 2021 te regenen – voor het eerst in de geschiedenis dat er metingen zijn. “Het was ondenkbaar, leek onmogelijk, en dan toch gebeurde het. Het was een groot neerslaggebied, over de hele kap, dat door de hoge temperatuur in de atmosfeer maar geen sneeuw wilde worden. Als die regen en warmte maar lang genoeg aanhouden, dan verzadigt het de sneeuwlaag, en die zakt dan in als een pudding. Het donkere gletsjerijs komt dan bloot te liggen, en dat kan het smeltproces enorm versnellen. De vraag is nu: stroomt het smeltwater aan de zijkant van de kap weg, of zakt het diep weg en bevriest het daar?”
Het roemruchte ‘kantelpunt’ voor Groenland ligt volgens de laatste inzichten ‘ergens’ tussen een wereldwijde opwarming van 1,5 en 3 graden. Van den Broeke: “Dat is dus vrij dicht bij het getal dat we ons met Parijs tot doel hebben gesteld – en waarvan niemand nog denkt dat we dat gaan halen. Het zou zomaar kunnen betekenen dat we in 2100 constateren dat het op aarde 3 graden warmer is. Door versterkte processen op de noordpool is het in Groenland dan 5 tot 6 graden warmer, en lijkt het smelten van deze ijskap onomkeerbaar. Dat duurt dan wel honderden jaren, maar we hebben het dan over 7 meter zeespiegelstijging die onomkeerbaar is. Den Haag is dan kopje onder.”
Slapende reus
Lange tijd was Antarctica een kleine speler als het gaat om zeespiegelstijging. Maar de laatste jaren begint de slapende reus onrustig te worden. Met name het westelijke deel, dat uitmondt in de Amundsenzee, laat veel beweging zien. Daar zijn twee grote gletsjers – allebei ongeveer vier keer zo groot als Nederland en tot drie kilometer dik – die voor een deel in zee liggen. Van den Broeke: “Deze gletsjers verliezen de laatste decennia massa, worden dunner, zijn sneller gaan stromen. Dat zorgt nu al voor een halve millimeter zeespiegelstijging per jaar. Antarctica is in korte tijd een speler van formaat geworden in dit verhaal.”
En dat aandeel zou snel kunnen oplopen. Als de West-Antarctische ijskap zich voorbij een bepaald punt terugtrekt, dan is de smelt onomkeerbaar – goed voor enkele meters zeespiegelstijging. Maar dat is niet alles, betoogt Van den Broeke. “Van Oost-Antarctica dachten we altijd: daar is het zo ongelooflijk koud en zo stabiel, daar gebeurt niet zo veel. Maar sinds kort weten we dat het ook dáár dynamisch is geworden. De Totten gletsjer is bijvoorbeeld aan het versnellen, en dat lijkt verband te houden met het feit dat de oceaan op die plek warmer is dan in andere delen aan de oostkust, waardoor het ijs van onderaf smelt. Dus die ijskappen aan de randen van dat hele koude Oost-Antarctica zijn toch óók dynamisch, kunnen ontzettend snel reageren – veel sneller dan we dachten.”
In toom
Waar Groenland vooral naar de atmosfeer luistert, luistert Antarctica dus naar de oceaan, verwoordt Van den Broeke fraai. “De atmosfeer kennen we goed, maar de oceaan is veel lastiger te doorgronden. In de technologie van satellieten zit enorme progressie; we kunnen tegenwoordig vaker en nauwkeuriger meten hoe snel het ijs stroomt, dikker of dunner wordt. De bovenkant van het ijs hebben we goed in beeld. Maar met een satelliet kan je niet onder het ijs kijken. Je kan niet waarnemen of diepe zeestromen veranderen, of er warm zeewater onder de ijsplaten komt.”
De extreme omstandigheden op de zuidelijke poolkap maken dat metingen op de grond en – vooral – in de oceaan relatief schaars zijn. En dat is een gemis, aangezien ijsplaten belangrijk zijn voor de stabiliteit van het ijs. De platen zijn vaak honderden meters dik, zitten vast aan de ijskap, en drijven in zee. Deze enorme ijsvlaktes ondervinden wrijving van eilanden en baaien waar ze over- en door stromen, en houden daarmee de achterliggende gletsjers in toom. Als een ijsplaat door de werking van het opwarmende zeewater in stukken breekt, valt die tegendruk weg en stromen de achterliggende landgletsjers versneld de oceaan in.
Afbeelding International Thwaites Glacier Collaboration
Van den Broeke: “De hamvraag is: hoe makkelijk bereikt het warme zeewater de onderkant van de ijskap? Dat is sterk afhankelijk van de omstandigheden. Dat warme water moet namelijk eerst de ondiepe zee van de continentale plaat binnendringen, en het is de wind die dat soort bewegingen van het zeewater forceert. De oceaanstromen in de buurt van de ijskap zijn bijzonder complex. En omdat die onzekerheden zo groot zijn, zeg ik altijd: we begrijpen die antarctische ijskap nog niet zo goed. Daar gaat nog wel minstens tien jaar van onderzoek overheen. Het zou dom zijn om daar op te wachten. Op Antarctica ligt zo ongelooflijk veel ijs. Als een fractie smelt, dan is het al voldoende om ook de kust van Den Haag in de problemen te brengen. Ga maar na: als tien procent smelt, en dat is niet uitgesloten, dan praat je over zes meter zeespiegelstijging, bijna evenveel als de hele Groenlandse ijskap.”
Verstoring
Ondanks de schaarse data groeien de inzichten over deze ijskap, vat Van den Broeke de stand van de wetenschap samen. “We zien gebeuren wat tientallen jaren geleden al is voorspeld: dat zowel de atmosfeer als de oceaan van Antarctica opwarmen; dat er daardoor meer sneeuwval is, en de ijskap dus iets aan massa wint; maar ook dat de gletsjers door het warmere zeewater sneller zijn gaan stromen en massa verliezen. We zien ook dat het afzinken van diep water bij Antarctica aan het vertragen is – net zoals dat bij het noordpoolgebied gebeurt. Dit kan leiden tot een verstoring van de mondiale oceaancirculatie.”
In 2023 is meer dan ooit duidelijk geworden dat de vrieskist van de aarde begint te haperen. Tot verbijstering van ook Van den Broeke is de omvang van het zeeijs rond Antarctica dit jaar spectaculair afgenomen. “In de maanden februari, maart is de Antarctische zomer afgelopen, en normaal gesproken breidt het zeeijs zich dan razendsnel uit. Maar die groei haperde dit jaar, liep ongekend ver achter bij het gemiddelde, met een afwijking die buiten alle statistieken valt. Dit had niemand aan zien komen. Binnenkort verschijnen de eerste wetenschappelijke papers waarin wordt gekeken wat de oorzaken zijn. De verklaringen lijken naar de oceaan te wijzen – en dat is ook logisch, want de afname van het zeeijs doet zich overal rond Antarctica voor, vrij ver van de kust van het continent. Het is de opwarming van het oppervlaktewater van de oceaan die het aanvriezen van zeeijs vertraagt.”
De sterke afname van het zeeijs doet de zeespiegel niet stijgen, legt Van den Broeke uit. Maar indirect kan het wel degelijk impact hebben, vooral dichter bij het continent. “Als zeewater bevriest, dan wordt het zout niet opgenomen in het ijs; het zout zakt dan in het water naar beneden. Het water onder het zeeijs is dus veel zouter, relatief zwaar, en dat heeft daardoor de neiging om het lichtere warme water tegen te houden. De recente ontwikkelingen zijn dan ook zorgwekkend. Het betekent dat de natuurlijke barrière tegen warmte rondom Antarctica zwakker wordt. En dat betekent dat het warme zeewater makkelijker onder de ijsplaten kan komen – je ziet hoe complex en fragiel de wereld van het ijs kan zijn.”
Op de vraag wat Nederland moet doen, aarzelt Van den Broeke geen moment. “Tot nu toe hebben we altijd gezegd: we kunnen alles, we passen ons wel aan. In alle kranten staat dat de zee in 2100 met een meter gestegen kan zijn. Maar in de grafieken stijgen de curves na 2100 harder dan ooit. Het klimaat is traag en werkt lang door. De beslissingen van nu hebben invloed op Nederland over tweehonderd jaar. Dat maakt het ineens heel erg een probleem van vandaag. Je kan nog heel veel problemen uitstellen en voorkomen als de uitstoot van CO2 radicaal naar beneden gaat. Nederland zou daar leidend in moeten zijn, partners moeten zoeken op het wereldtoneel.”
Dit is het eerste deel van de serie Den Haag en de stijgende zeespiegel, dat op 3 oktober 2019 gepubliceerd werd in de Haagse weekkrant Den Haag Centraal. Voor dit artikel heb ik professor Michiel van den Broeke opnieuw uitgebreid geïnterviewd om de tekst te actualiseren en aan te passen. De tekening is gemaakt door illustrator Nicolas Journoud. Voor het volgende verhaal blijven we in de wetenschap om een antwoord te vinden op de vraag: wat gebeurt er eigenlijk als de zee omhoog komt?
