Dank u voor uw aanmelding voor Eos Buzz.

Inzicht krijgen in hoe de Antarctische ijskap zal reageren op antropogene klimaatverandering is geen eenvoudig probleem, maar nauwkeurige projecties zijn nodig om samenlevingen te helpen zich voor te bereiden op gevolgen zoals een stijging van de zeespiegel. Dit vereist kennis over welke delen van Antarctica zich zullen terugtrekken, en over de duur en de snelheid van de verandering, wat op zijn beurt een integratie vereist van waarnemings- en modelkennis uit alle wetenschappelijke disciplines die op het aardsysteem zijn gebaseerd. In een recent artikel dat is gepubliceerd in Reviews of Geophysics is deze informatie bijeengebracht, waaronder de interacties van de Antarctische ijskap met de atmosfeer en de oceaan, de reactie van de vaste aarde op een veranderende ijsmassa, en registraties van veranderingen in het ijs en de oceaan in het verleden.

Welke rol speelt de Antarctische ijskap in het mondiale klimaatsysteem?

De Antarctische ijskap is een integraal onderdeel van het klimaatsysteem van de aarde. Ze versterkt kleine variaties in de energie die van de zon wordt ontvangen, wijzigt het klimaat door haar invloed op het mondiale zeeniveau en de veranderingen in de koolstofcyclus, en regelt belangrijke terugkoppelingen in de atmosfeer, de oceanen en de vaste aarde.

Hoe ijskappen het klimaat wijzigen en op elkaar inwerken. Krediet: Overgenomen van Wallmann et al.

Aan de rand van het witte continent, waar het ijs en de oceaan samenkomen, treden bijvoorbeeld verschillende belangrijke klimaatinteracties op. Dit beïnvloedt de reflectie van de aarde, ondersteunt belangrijke ecosystemen in de Zuidelijke Oceaan en – afhankelijk van factoren zoals de vorm van het continentaal plat en de locatie van aan de grond gelopen ijsbergen – beïnvloedt de vorming van Antarctisch bodemwater dat de wereldwijde diepe oceaan van zuurstof voorziet en de wereldwijde draaiende circulatie aandrijft.

De ijskap reageert ook op veranderingen in het klimaat, bijvoorbeeld door de overdracht van warmte van de Zuidelijke Oceaan naar de ijsrand die het smelten van het ijs en het afkalven van ijsbergen stimuleert. Het daaropvolgende effect van smeltwater en ijsbergen op de Zuidelijke Oceaan verandert de oceaancirculatie en biologische systemen, samen met het mondiale zeeniveau.

Hoe reageert de Antarctische ijskap op de huidige antropogene klimaatforcering?

Het verlies van continentaal ijs van Antarctica is de afgelopen twee decennia versneld, met name van West-Antarctica, dat een zeespiegelstijging van ongeveer vijf meter mogelijk maakt. De meest kwetsbare regio’s zijn onder andere de grote afzetgletsjers van West-Antarctica (zoals Pine Island en Thwaites) en het Antarctisch Schiereiland, waar het smelten is aangedreven door veranderingen in zowel atmosferische als oceaancirculatiepatronen.

West-Antarctica is bijzonder gevoelig voor stijgende oceaantemperaturen omdat het aan de grond genagelde ijs zich in laaggelegen bekkens bevindt, duizenden meters onder de zeespiegel. Omdat ijs relatief langzaam reageert op veranderingen in de atmosfeertemperatuur, is de huidige reactie op antropogene klimaatverandering een langetermijnverplichting voor zeespiegelstijging van deze sector van Antarctica, hoewel er vragen blijven bestaan over het tijdstip en de uiteindelijke omvang van toekomstig ijsverlies.

Oost-Antarctica bevat ook aanzienlijke laaggelegen bekkens die kwetsbaar zijn voor oceaanforcering. Deze bekkens hebben een potentiële zeespiegelstijging van ongeveer 20 meter. Het recente door de oceaan veroorzaakte smelten van sommige Oost-Antarctische bekkens wordt gecompenseerd door toegenomen sneeuwval in andere sectoren, en de rol van klimaatvariabiliteit bemoeilijkt de projecties van massaverlies.

Is het gedrag van de Antarctische ijskap in reactie op klimaatverandering in het verleden indicatief voor hoe het zou kunnen reageren op toekomstige klimaatverandering?

Ja. Gegevens over de reactie van de ijskap op klimaatveranderingen in het verleden kunnen inzicht verschaffen in de kritische processen die een rol spelen bij de verandering van de Antarctische ijskap en de daarmee samenhangende stijging van de zeespiegel. Ze zijn bijvoorbeeld gebruikt om de manier te verbeteren waarop fysische processen worden weergegeven in ijskapmodellen die terugtrekking simuleren.

De snelheid van de huidige klimaatverandering is veel hoger dan waargenomen in vroegere perioden van natuurlijke klimaatforcering. Eerdere gebeurtenissen van snelle zeespiegelstijging werden echter doorgaans gekenmerkt door snelheden tot 1,4 meter per eeuw (2 σ) (Grant et al. ; Grant et al. ), wat hoger is dan de schatting van de 5e IPCC-evaluatie van 2013 voor de wereldwijde zeespiegelstijging tegen 2100. Dit suggereert dat de geprojecteerde snelheden van zeespiegelstijging als gevolg van antropogene klimaatforcering mogelijk een opwaartse bijstelling behoeven.

De sleutel tot het vergroten van het vertrouwen in voorspellingen van het toekomstige gedrag van Antarctica is de nauwkeurige weergave van fysica en ijsprocessen in ijskapmodellen, die wordt geïnformeerd door hedendaagse en vroegere ijskapreacties.

Het is ook belangrijk dat de langetermijngeschiedenis van de ijsmassa wordt vastgelegd, omdat dit laat zien hoe de vaste aarde onder de ijskap reageert, wat de reactie van de ijskap op klimaatverandering kan dempen of versterken.

Iceberg bij Vincennes Bay, Oost-Antarctica. De opwarming van het klimaat kan hydrofractuur en het afkalven van ijsbergen versnellen, wat gevolgen kan hebben voor de stabiliteit van de Antarctische ijskap. Credit: Felicity McCormack

Is het mogelijk om nauwkeurig te schatten hoeveel de wereldwijde zeespiegel kan veranderen door het smelten van de Antarctische ijskap?

Nauwkeurige schattingen van hoeveel zeespiegelstijging we kunnen verwachten door het smelten van de Antarctische ijskap hangen af van ons begrip van de fysische processen die het verlies van de ijskap aandrijven, de snelheid en de omvang van de klimaatforcering (d.w.z,

Er zijn specifieke technische en computationele uitdagingen bij het vastleggen van dynamische processen en interacties tussen ijs, oceaan en vaste aarde met een voldoende fijne ruimtelijke en temporele resolutie over het hele continent. Modelstudies van de afgelopen vijf jaar hebben schattingen opgeleverd van de bijdrage van Antarctica aan de stijging van de zeespiegel in de komende eeuw die variëren van 0,15 meter tot 0,4 meter en zelfs 1 meter.

Dit bereik onthult verschillen in de timing van het instorten van de ijskap, de fysica die ten grondslag ligt aan deze processen, en de klimaatforcering die op de ijskap wordt toegepast, en benadrukt de noodzaak van verminderde onzekerheid in paleo-schattingen van de zeespiegel die worden gebruikt om modelprojecties af te stemmen.

Een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden bij het plannen van toekomstige zeespiegelstijging is dat het smeltwater van Antarctica niet gelijkmatig over het aardoppervlak zal worden verdeeld. De stijging van de zeespiegel zal zeer regionaal zijn, afhankelijk van waar het ijsverlies op Antarctica plaatsvindt en van de effecten in verband met de zwaartekracht, de rotatie van de aarde en de wereldwijde reactie van de vaste aarde.

Wat zijn enkele van de belangrijkste recente vorderingen in ons begrip van de processen en het gedrag van de Antarctische ijskap?

Investigating the Cryospheric Evolution of the Central Antarctic Plate (ICECAP) projectvlucht boven Totten Ice Shelf, Oost-Antarctica. Aërogeofysisch onderzoek van de ijskap, zoals uitgevoerd door ICECAP, kan licht werpen op hoe de ijskap evolueert als reactie op klimaatvariabiliteit en -verandering. Credit: Felicity McCormack

Er is aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het modelleren en observeren van de reactie van de aardkorst en de bovenmantel op veranderingen in de ijsmassa. Dit heeft sterk bijgedragen aan ons begrip van de huidige massabalans van de ijskappen en aan de verklaring van de ruimtelijke verschillen in het terugtrekken van gletsjers tijdens de laatste deglaciatie.

Daarnaast is een mechanisme om het terugtrekken van de grondlaag te vertragen, met name in gebieden van West-Antarctica waar de lithosfeer zich snel kan aanpassen, ondersteund door nieuwe waarnemingen van de interne structuur van de aarde met snelle decadale-centennialange reactietijden, en de integratie van meer realistische driedimensionale modellen van de aardse structuur onder Antarctica.

Nieuwe waarnemingen van het gedrag van Antarctica tijdens vroegere perioden van opwarming van het klimaat uit mariene en ijskernrecords met hoge temporele resolutie laten zien dat de ijskap snel en dramatisch kan reageren op oceaan- en atmosferische forcering op korte (centennial) tijdschalen.

Deze records geven inzicht in de interacties tussen het ijs-oceaan-atmosfeer systeem en in de smeltwaterfeedbacks op de Zuidelijke Oceaan. Andere gegevens wijzen op de gevoeligheid van mariene delen van Oost-Antarctica voor zwakkere klimaatforcering ten opzichte van de huidige klimaatverandering, tijdens de laatste interglaciale periode en eerdere interglacialen met een opwarming van 1 tot 2 graden Celsius.

Wat zijn enkele van de onopgeloste vragen waarvoor aanvullend onderzoek, gegevens of modellering nodig zijn?

Een van de belangrijkste vragen is: Hoe snel zal de Antarctische ijskap in de toekomst smelten? Het antwoord is afhankelijk van de ontwikkeling van gekoppelde modellen die de interacties tussen aardsystemen nauwkeurig weergeven.

Observaties zullen helpen informatie te verschaffen over huidige en vroegere klimaattrends – met inbegrip van de opsporing en toeschrijving van klimaatvariabiliteit en -verandering – de grondtoon van modelrepresentatie van ijsdynamische processen, en interacties tussen aardsystemen.

Om dit probleem aan te pakken, hebben we hoge resolutie bathymetrische gegevens rond Antarctische ijsplaten nodig, voortdurende metingen van de toestand van de oceanen, verbeterde schattingen van de bijdragen van verschillende sectoren van de ijskap aan de zeespiegelstijging in het verleden, modellen die interacties tussen ijsplaten en oceanen kunnen vastleggen, en de evolutie van deze systemen door de tijd heen.

In meer specifieke termen, het begrijpen van veranderingen op Antarctica hangt af van een gedetailleerd begrip van massaveranderingen in Oost-Antarctica, en hoe deze zullen veranderen als gevolg van de opwarming van het klimaat. Er zijn grote verschillen in de waarnemingen van de massabalans in Oost-Antarctica, waarbij sommige gebieden aan massa winnen en andere gebieden massa verliezen. Het opsporen en toeschrijven van veranderingen is echter moeilijk omdat er grote onzekerheden zijn in de massabalansschattingen als gevolg van een schaarste aan waarnemingen die nodig zijn om variabiliteit en trends te karakteriseren, en een lage signaal-ruisverhouding (weinig neerslag).

Andere vragen die open blijven zijn: Wat is de invloed van Antarctisch smeltwater op het klimaat? Wat zijn de terugkoppelingen die samenhangen met het vrijkomen van Antarctisch smeltwater op de stratificatie in de bovenste lagen van de Zuidelijke Oceaan, het zee-ijs en de opbouw van warmte in de oceanen onder de oppervlakte, alsmede op de circulatie in de Zuidelijke Oceaan en de reactie van het ecosysteem in bredere zin? Wat zijn de omslagpunten voor snel, onomkeerbaar verlies van ijsmassa? Wat zijn de gekoppelde terugkoppelingen tussen de ijskap en andere aardsystemen (oceaan, atmosfeer, vaste aarde) die het verlies van ijsmassa kunnen versterken of verminderen? En hoe zal de terugslag van de vaste aarde de tijdschaal voor het terugtrekken van gletsjers veranderen? Tenslotte is de fysische weergave van ijsstroming in modellen afhankelijk van kennis van de basale omgeving, die moeilijk waar te nemen is en leidt tot verdere onzekerheden in bijvoorbeeld de rol van subglaciale hydrologie in het veranderen van ijsdynamica.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.