Zeebespiegelingen



03-04-2010

Over zeespiegelstijgingen doen de meest wilde claims de ronde, maar zowel klimaatpanel IPCC als het KNMI moesten dit jaar hun sommetjes overmaken. De invloed van de aarde zelf maakt dat de meeste voorspellingen over zeespiegels per land niet kloppen. ‘Het zeespiegelonderzoek staat nog in de kinderschoenen.’

 

De wereld lijkt overzichtelijk als het op Global Warming en zeespiegels aankomt. Het watervolume in zee groeit immers door smeltwater van ijskappen en uitzetting van zeewater. En dus loopt de wereld als een badkuip vol. Het VN-klimaatpanel IPCC én het KNMI hanteerden tot 2007 dit badkuipmodel bij zeespiegelvoorspellingen. En dus smeerden zij het in 2100 verwachtte extra watervolume over de wereld uit als een egale laag pindakaas.

Het badkuipbeeld domineert ook in media. Zo haalde president Mohammed Nasheed van de Malediven eenvoudig de wereldpers met zijn‘onderwaterconferentie’. De boodschap is simpel: de atollen verdrinken op korte termijn door Global Warming en dus moeten we in duikpak vergaderen.

Maar deze simplistische benadering van een uniforme zeespiegelstijging hoort eigenlijk al lang in de prullenbak. Want per regio meters ontstaan meters grote verschillen.“Dé zeespiegelstijging bestaat niet”, zegt Bert Vermeersen van het Delft Institute of Earth Observation and Space Systems (DEOS). De geofysicus doet onderzoek aan de invloed van zwaartekrachtvelden en processen in de vaste aarde op metingen aan ijskappen en zeespiegels. Met postdoc Riccardo Riva publiceerde Vermeersen afgelopen mei in Science over de krimpende ijskap van West Antarctica, en de bijdrage aan zeespiegelstijging. In december publiceerden de onderzoekers over het gebrek aan nauwkeurigheid bij ijskapmetingen in Earth and Planetary Science Letters.

Het verschil tussen natte en droge voeten hangt af van de relatieve zeespiegelstijging, dus het lokale zeeniveau ten opzichte van het land. “In veel regio’s, zoals de oostkust van de Verenigde Staten meet je een relatieve zeespiegeldaling”, licht Vermeersen toe. “Terwijl je op andere locaties een sterkere zeespiegelstijging ziet. Naast het stijgen en dalen van de bodem spelen ook zwaartekrachtinvloeden namelijk een grote rol bij metingen aan zeespiegels. Alle discussie over een gemiddelde wereldwijde zeespiegelstijging is daarom niet zo relevant voor beleid. Alleen de relatieve zeespiegelstijging telt.”

Liefhebbers van doemscenario’s kiezen vaak een gebied met een sterke bodemdaling zoals Hong Kong of de delta van New Orleans. Daar heb je dus een sterke relatieve zeespiegelstijging, maar er bestaan ook grote regio’s zoals in Scandinavie waar de bodem omhoog veert (zie kader). Daar heb je dus een relatieve zeespiegeldaling. Ook veel kleine koraaleilandjes veren juist omhoog en hebben dus minder last dan andere regio’s.

Een even groot moeras is het afleiden van een trend over korte periodes, kleiner dan 30 jaar. Want het ene decennium kan de stijging sneller gaan dan het andere, zonder dat dit een trend aangeeft. Zelfs per jaar treden lokaal wisselingen op. Dankzij een El Nino, zoals in 1998 daalt rond eilanden in de Pacific de zeespiegel altijd kort. Trek je dus een trendlijn van het dieptepunt in 1998 naar het niveau in 2008 dan meet je automatisch een sterkere zeespiegelstijging, dan wanneer je ná El Nino meet.

 

 

Vermeersen vraagt vooral aandacht voor zwaartekrachteffecten. Die zogenaamde gravitatie-invloeden maken meters verschil bij lange termijnvoorspellingen. Het bleek in 2007 namelijk dat instellingen als het KNMI zeespiegelvoorspellingen maakten volgens de pindakaasmethode. “Bij beide instituten keken wetenschappers mij twee jaar geleden verbaasd aan”, zegt Vermeersen. “Ze wisten niet dat die gravitatie-invloed bestond. Zelfs in het rapport van het IPCC in 2007 is niet met die zwaartekrachteffecten rekening gehouden. Terwijl dit verschijnsel al een eeuw bekend was in onze kringen. Ik vind dat verbazingwekkend.”

In de KNMI- brochure ‘Klimaatverandering in Nederland’uit 2006 was de aarde in De Bilt een vlakke egale bol. Terwijl de blauwe planeet in werkelijkheid een pokdalige puist is. De aarde heeft over haar hele oppervlak namelijk een verschillende hoogte, dichtheid en dus massaverdeling. Doordat een grotere massa sterker trekt aan het zeewater, hoopt zeewater zich hier op. Een schipper die over zee vaart en zijn GPS aanzet, ziet dat hij over 100 meter hoge zeewaterbergen vaart in gebieden met sterk zwaartekrachtveld.

Zwaartekrachteffecten hebben geen invloed op het totaalvolume aan smeltwater. Maar zij spelen een grote rol bij de verdeling van smeltwater van ijskappen over de aarde. En dat heeft grote invloed op voorspellingen voor zeespiegelstijging per land. Alle massa’s trekken elkaar namelijk aan. Zo trekt de maan aan de aarde met eb en vloed als gevolg. En de massa die ons met beide benen op de grond houdt, noemen wij zwaartekracht. Gravitatiekracht heet dat met een sjieker woord. Die gravitatiekrachten bestaan ook tussen de kilometersdikke Groenlandse ijskap en het omringende zeewater.

De massa van de ijskap trekt zo hard aan het zeewater, dat de zeespiegel tot honderden kilometers van de kust van Groenland hoger staat dan verder weg. Maar wanneer de ijskap smelt, neemt zijn eigen massa af. En dus neemt ook de gravitatiekracht van de ijskap op omringend zeewater af. Die afname van aantrekkingskracht heeft een enorme invloed op de verdeling van smeltwater over de rest van de aarde.

Paradoxaal genoeg, zullen vooral de pinguïns op de Zuidpool merken dat Groenland minder wit is. Want dankzij de afgenomen aantrekkingskracht van een ijskaploos Groenland op de omringende zee, hoopt het Groenlandse smeltwater zich op rond het zuidelijk halfrond. Omgekeerd krijgen wij in Nederland het meeste last van een afgesmolten West Antarctica. Want zuidelijk smeltwater zal zich vooral over het noordelijk halfrond verspreiden.

 

Volgens de berekeningen van Vermeersen in Science zal na instorten van de West Antarctische ijskap bij ons de zeespiegel met ongeveer 3 meter extra stijgen. In het snelste scenario duurt dat maximaal 2000 jaar. De 6 meter van Al Gore krijgen we als de West Antarctische en Groenlandse ijskappen tegelijk verdwijnen, bij huidig tempo in 12009. En er intussen geen nieuwe ijstijd komt.

Vermeersen’s missiewerk tegen de zee als badkuip heeft inmiddels effect gehad op wetenschappers die zeespiegelvoorspellingen doen bij het IPCC, het KNMI en het Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek (IMAU). In de aangepaste KNMI-klimaatbrochure van 2009 ‘Aanvullingen op 06 scenario’s’rekent het instituut voor het eerst met de invloed van gravitatiekrachten op zeespiegelstijging. “De nadruk lag inderdaad altijd op de globale zeespiegelstijging”, zegt Roderik van de Wal van het IMAU, die ook met Vermeersen samenwerkt.

“We keken naar het effect van temperatuur en smeltwater, pas later zijn daar andere effecten bij gekomen als neerslag, verdamping en gravitatie. Het is nog steeds lastig om te bepalen welk effect nu voor hoeveel stijging zorgt. Eigenlijk moeten we concluderen dat het onderzoek naar de zeespiegel op dat gebied nog in de kinderschoenen staat.”

 

////kaders

 

Acceleratie? Een kwestie van meten

 

De satellieten Topex/Poseidon en Jason meten via hoogteverschil sinds 1993 de wereldwijde groei in volume van zeewater, dus de absolute zeespiegelstijging. Zij komen op een gemiddelde van ongeveer 3 millimeter per jaar. Die 3 millimeter is meer dan de ongeveer 2 millimeter die voor 1993 werd gemeten. Global Warming-activistenblogs reppen daarom over een ‘acceleratie’ van zeespiegelstijging, want 3 is immers meer dan 2.

Maar de 2 millimeter stijging van voor 1993 werd met een andere methode gemeten, met getijdenbakens. Deze bakens staan aan de kust en meten de relatieve zeespiegelstijging. Die relatieve stijging, rekent ook het wereldgemiddelde in stijging en daling van de bodem mee, waarop het getijdenbaken staat. Zolang je per baken niet precies weet hoe groot die bodembeweging is en de invloed van zwaartekrachteffecten niet kent, zijn je metingen onnauwkeurig.

“Wanneer je de zeespiegelmetingen die voor 1993 gedaan werden met getijdenbakens corrigeert voor gravitatie-effecten en het stijgen van de bodem, kom je dicht in de buurt van de 3 millimeter die Topex/Poseidon meet”, zegt Bert Vermeersen van de TU Delft. “Je kunt beide getallen niet zomaar vergelijken omdat de meetmethode’s te verschillend zijn. En dus kun je ook niet simpel concluderen dat je nu plotseling in de laatste 10 jaar een acceleratie van een millimeter hebt.”

De laatste voorspelling waarbij de zee deze eeuw bijna twee meter zou stijgen kwam van Stefan Rahmstorf van het Potsdam Institute for Climate Impact Research in PNAS op 7 december, samenvallend met de Kopenhagen-klimaatconferentie. Dat is voor Nederland van belang omdat de Deltacommissie sterk op Rahmstorf’s eerdere werk leunde.

Maar critici als oceanograaf Simon Holgate verwijten hem, ondermeer in Science, dat hij te simplistische methodes gebruikt om trends vast te stellen. “Zijn methodes zijn gemaakt om hoge getallen voor zeespiegelstijging te krijgen, die wetenschappelijk niet te rechtvaardigen zijn maar die wel krantenkoppen halen”, stelde Holgate dit voorjaar dan ook desgevraagd in The Times.

 

 

Zeespiegeldaling

 

De laatste ijstijd, die 12.000 jaar geleden eindigde, heeft nog steeds sterke invloed op de aarde, en daarmee op de zeespiegel. Sinds de duizenden gigatonnen van het landijs uit de ijstijd verdwenen, steeg de zeespiegel mondiaal ruwweg met ongeveer 130 meter. Dankzij de druk van die extra watermassa op de aardkorst, daalt West Nederland per eeuw nog met 20 centimeter per eeuw. Sommige koraaleilanden veren dankzij de druk van het extra omringende zeewater juist omhoog.

Het verdwijnen van de duizenden gigatonnen landijs sinds de ijstijd, laat het land onder de poolcirkels ook omhoog veren. Die stijging heet postglaciale opheffing. Dat terugveren van de aardbodem gaat nog 10.000 jaar door. De beste plaats om dit fenomeen te zien is de Finse Kvarken-archipel. Het land stijgt hier jaarlijks met een centimeter verder uit zee. Eilandbewoners kunnen daarom iedere halve eeuw nieuw ontstaan land onder elkaar verdelen.

Ook op West Antarctica stijgt op sommige plaatsen de bodem sterk door postglaciale opheffing. Die opheffing heeft sterke invloed op de nauwkeurigheid van ijskapmetingen. Riccardo Riva en Bert Vermeerssen bieden deze maand in Earth and Planetary Science Letters een methode om die onnauwkeurigheid te bestrijden. Met gebruik van twee satellieten, Icesat en Grace kunnen zij deze opheffing onderscheiden van ijskapkrimp en groei.