Jacky Austermann (links) en William D’Andrea (rechts) staan in 2019 op 125.000 jaar oude rots op het Crooked Island van de Bahama’s. Ze onderzochten het eiland op aanwijzingen, zoals oude waterrimpelingen en luchtbellen, naar de zeespiegel tijdens de laatste interglaciale periode.
Het is geen openbaring dat de zeespiegel stijgt. Stijgende temperaturen veroorzaakt door door de mens veroorzaakte klimaatverandering smelten ijskappen en expanderen oceaanwater. Wat er binnen de aarde gebeurt, zal ook toekomstige kustlijnen vormen. Jacky Austermann probeert die innerlijke dynamiek te begrijpen.
Austermann, een geofysicus aan de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University, wist niet altijd dat ze uiteindelijk het klimaat zou gaan bestuderen. Haar fascinatie voor wiskunde vanaf jonge leeftijd in combinatie met haar liefde voor de natuur en het buitenleven – ze groeide op met wandelen in de Alpen – bracht haar ertoe om natuurkunde te studeren als student en later geofysica.
Terwijl Austermann dieper in de geosystemen van de aarde groef, ontdekte ze hoeveel de beweging van hete rots in de mantel het leven op het oppervlak beïnvloedt. “Ik raakte echt geïnteresseerd in dit hele samenspel van de vaste aarde en de oceanen en het klimaat”, zegt ze.
Groot doel
Veel van Austermanns werk richt zich op hoe dat samenspel veranderingen in de zeespiegel beïnvloedt. De wereldwijde gemiddelde zeespiegel is sinds 1880 meer dan 20 centimeter gestegen en de jaarlijkse stijging neemt toe. Maar verschuivingen in de lokale zeespiegel kunnen variëren, waarbij die niveaus langs verschillende kusten stijgen of dalen, zegt Austermann, en de vaste aarde speelt een rol.
“We denken over zeespiegelverandering in het algemeen als ‘ijs smelt, dus de zeespiegel stijgt.’ Maar er zit veel meer nuance in’, zegt ze. “Veel verandering van de zeespiegel wordt aangedreven door landbeweging.”
Inzicht in die nuance zou kunnen leiden tot nauwkeurigere klimaatmodellen voor het voorspellen van de zeespiegelstijging in de toekomst. Dergelijk werk moet helpen bij het informeren van praktische oplossingen voor gemeenschappen in risicovolle kustgebieden.
Daarom bouwt Austermann computermodellen die de veranderingen in de zeespiegel van de afgelopen paar miljoen jaar reconstrueren. Haar modellen bevatten gegevens over hoe het sluipend karnen van de mantel en andere geologische verschijnselen de hoogte van land en zee hebben veranderd, met name tijdens interglaciale perioden waarin de temperatuur op aarde een paar graden hoger was dan nu.
Opvallend onderzoek
Eerdere studies hadden gesuggereerd dat dit karnen, bekend als mantelconvectie, miljoenen jaren geleden het aardoppervlak vormde. “Het duwt het oppervlak omhoog waar heet materiaal opwelt”, zegt Austermann. “En het sleept ook [the surface] naar beneden waar koud materiaal terug in de mantel zakt.”
In 2015 toonden Austermann en collega’s als eersten aan dat door mantels veroorzaakte topografische veranderingen beïnvloedde het smelten van Antarctisch ijs in de afgelopen 3 miljoen jaar. Nabij de randen van de ijskap trok het ijs zich sneller terug in gebieden waar het landoppervlak lager was als gevolg van convectie.
Bovendien beïnvloedt mantelconvectie landoppervlakken zelfs op relatief korte tijdschalen. Sinds de laatste interglaciale periode, ongeveer 130.000 tot 115.000 jaar geleden, heeft mantelconvectie verwrongen oude kustlijnen met maar liefst enkele meters, meldde haar team in Wetenschappelijke vooruitgang anno 2017.
De groeien en smelten van ijskappen kan ook de vaste aarde vervormen, zegt Austermann. Terwijl het land zakt onder het gewicht van ophopend ijs, stijgt de lokale zeespiegel. En terwijl het land omhoog komt waar het ijs smelt, valt het water. Dit effect, evenals hoe de ijskap aan het water eromheen trekt, verschuift vandaag de dag de lokale zeespiegel over de hele wereld, zegt ze, waardoor het zeer relevant is voor kustgebieden die hun verdediging plannen in de huidige klimaatcrisis.
Inzicht in deze geologische processen kan helpen bij het verbeteren van modellen van zeespiegelstijging in het verleden. Het team van Austermann verzamelt meer gegevens uit het veld en speurt de kusten van Caribische eilanden af op zoek naar aanwijzingen over welke gebieden ooit in de buurt van of onder de zeespiegel lagen. Dergelijke aanwijzingen zijn onder meer gefossiliseerde koralen en waterrimpelingen die in steen zijn geëtst, evenals kleine kokers in rotsen die aangeven dat luchtbellen ooit door het zand op oude stranden rezen. Het werk is ‘heel leuk’, zegt Austermann. “Het is in wezen als een speurtocht.”
Haar inspanningen plaatsten de vaste aarde in de voorhoede van de studie van zeespiegelveranderingen, zegt Douglas Wiens, een seismoloog aan de Washington University in St. Louis. Vroeger werden “veel van die factoren een beetje genegeerd.” Het meest opmerkelijke is haar vermogen “om wat we normaal beschouwen als verschillende disciplines te overspannen en ze samen te brengen om het zeespiegelprobleem op te lossen”, zegt hij.
Gemeenschap bouwen
Austermann zegt dat het leukste van haar baan het werken met haar studenten en postdocs is. Meer dan het schrijven van de volgende grote paper, wil ze een gelukkige, gezonde en gemotiveerde onderzoeksgroep cultiveren. “Het is echt de moeite waard om ze academisch en wetenschappelijk te zien groeien, met hun eigen ideeën te komen … en ook om elkaar te helpen.”
Roger Creel, een Ph.D. student in de groep van Austermann en de eerste die bij haar lab kwam, koestert Austermanns mentorschap. Ze biedt realistische, duidelijke en vloeiende verwachtingen, geeft snelle en doordachte feedback en komt regelmatig bijeen voor controles, zegt hij. “Soms zie ik het als waterskiën, en Jacky is de boot.”
Voor Oana Dumitru, een postdoc in de groep, kwam een aspect van dat gewaardeerde mentorschap in de vorm van een zacht duwtje om zelf een subsidievoorstel te schrijven en in te dienen. “Ik dacht dat ik er nog niet klaar voor was, maar ze had zoiets van, je moet het proberen”, zegt Dumitru.
Austermann geeft prioriteit aan het welzijn van haar groep, wat samenwerking bevordert, zeggen Creel en Dumitru. Dat gevoel van inclusie, steun en gemeenschap “is de basis voor een omgeving waar geweldige ideeën kunnen bloeien”, zegt Austermann.
Wil je iemand nomineren voor de volgende SN 10 lijst? Stuur hun naam, affiliatie en een paar zinnen over hen en hun werk naar sn10@sciencenews.org.
