Een studie schetst een reeks temperatuurgerelateerde omslagpunten voor de ijskappen van het continent
Stijgende temperaturen zullen leiden tot een reeks omslagpunten voor de ijskappen van Antarctica, wat leidt tot praktisch onomkeerbaar smelten, suggereren simulaties. Hier wordt de Getz-ijsplaat in West-Antarctica getoond.
Hoe is het smelten van een ijskap ter grootte van een continent zoals het roeren van melk door koffie? Beide zijn, voor alle praktische doeleinden, onomkeerbaar.
In een nieuwe studie gepubliceerd op 24 september Natuur, schetsen onderzoekers een reeks temperatuurgerelateerde kantelpunten voor de Antarctische ijskap. Zodra elk omslagpunt is bereikt, kunnen veranderingen in de ijskap en het daaropvolgende smelten niet echt worden teruggedraaid, zelfs als de temperatuur weer naar het huidige niveau daalt, zeggen de wetenschappers.
De volledige ijsmassa bovenop Antarctica bevat genoeg water om ongeveer 58 meter zeespiegelstijging te creëren. Hoewel de ijskap morgen of zelfs in de volgende eeuw niet volledig zal instorten, neemt het ijsverlies op Antarctica toe (SN: 13-06-18). Wetenschappers willen dus graag de processen begrijpen waardoor een dergelijke ineenstorting kan plaatsvinden.
“Waar we echt in geïnteresseerd zijn, is de stabiliteit op lange termijn” van het ijs, zegt Ricarda Winkelmann, klimaatwetenschapper bij het Potsdam Institute for Climate Impact Research in Duitsland. In de nieuwe studie simuleerden Winkelmann en haar collega’s hoe toekomstige temperatuurstijgingen kunnen leiden tot veranderingen in Antarctica in het samenspel tussen ijs, oceanen, atmosfeer en land.
Naast direct smelten als gevolg van opwarming, kunnen talrijke processen die verband houden met klimaatverandering het algehele smelten versnellen, positieve terugkoppelingen genoemd, of vertragen, ook wel negatieve terugkoppelingen genoemd.
Als de toppen van de ijskappen bijvoorbeeld langzaam afsmelten tot lagere hoogten, wordt de lucht eromheen steeds warmer en wordt het smelten sneller. Opwarmingstemperaturen verzachten ook het ijs zelf, waardoor het sneller richting zee glijdt. En oceaanwater dat warmte uit de atmosfeer heeft geabsorbeerd, kan die warmte overdragen aan de kwetsbare onderbuiken van Antarctische gletsjers die in de zee uitsteken, en eten weg bij de steunberen van ijs die voorkomen dat de gletsjers in de zee glijden (SN: 11-9-20). De West-Antarctische ijskap is bijzonder kwetsbaar voor dergelijke oceaan-interacties, maar warme wateren vormen ook een bedreiging voor delen van de Oost-Antarctische ijskap, zoals Totten Glacier (SN: 1/11/17).
Naast deze positieve terugkoppelingen kan klimaatverandering enkele negatieve terugkoppelingen produceren die het verlies van ijs vertragen. Warmere atmosferische temperaturen verdampen bijvoorbeeld ook meer oceaanwater, waardoor vocht aan de lucht wordt toegevoegd en er meer sneeuw valt (SN: 30-4-20).
De nieuwe studie suggereert dat onder 1 graad Celsius opwarming ten opzichte van pre-industriële tijden, verhoogde sneeuwval de ijsmassa op het continent lichtjes verhoogt, kortstondig sneller dan de totale verliezen. Maar dat is waar het goede nieuws eindigt. Simulaties suggereren dat na ongeveer 2 graden Celsius opwarming de West Antarctische ijskap onstabiel zal worden en instort, voornamelijk als gevolg van zijn interacties met warm oceaanwater, waardoor de zeespiegel met meer dan 2 meter zal stijgen. Dat is een opwarmingsdoel dat de ondertekenaars van de Overeenkomst van Parijs van 2015 beloofden niet te zullen overschrijden, maar waarvan de wereld op schema ligt om tegen 2100 te overtreffen (SN: 26-11-2019).
Terwijl de planeet blijft opwarmen, zullen enkele Oost-Antarctische gletsjers dit voorbeeld volgen. Bij 6 graden Celsius opwarming “bereiken we een punt waarop oppervlakteprocessen dominant worden”, zegt Winkelmann. Met andere woorden, het ijsoppervlak is nu laag genoeg om het smelten te versnellen. Tussen de 6 en 9 graden opwarming is meer dan 70 procent van de totale ijsmassa op Antarctica verlies, wat overeenkomt met een uiteindelijke zeespiegelstijging van meer dan 40 meter, ontdekte het team.
Die verliezen in ijs kunnen niet worden herwonnen, zelfs niet als de temperatuur terugkeert naar pre-industriële niveaus, suggereert de studie. De simulaties geven aan dat de temperatuur, wil de West Antarctische ijskap teruggroeien tot zijn moderne omvang, de temperatuur moet dalen tot ten minste 1 graad Celsius onder pre-industriële tijden.
“Wat we verliezen, is misschien voor altijd verloren”, zegt Winkelmann.
Er zijn andere mogelijke feedbackmechanismen, zowel positieve als negatieve, die niet in deze simulaties zijn opgenomen, voegt Winklemann toe – ofwel omdat de mechanismen te verwaarlozen zijn of omdat hun impact nog niet goed wordt begrepen. Deze omvatten interacties met oceaanklimaatpatronen zoals de El Niño Southern Oscillation en met oceaancirculatiepatronen, waaronder de Atlantic Meridional Overturning Circulation.
Eerder onderzoek suggereerde dat smeltwater uit de ijskappen van Groenland en Antarctica mogelijk zou kunnen zijn spelen ook gecompliceerde feedbackrollen. Nicholas Golledge, een klimaatwetenschapper aan de Victoria University of Wellington in Nieuw-Zeeland, rapporteerde in Natuur in 2019 dat stromen van Groenlands smeltwater de oceaancirculatie in de Atlantische Oceaan kunnen vertragen, terwijl koud, vers Antarctisch smeltwater kan werken als een zeehond op de oppervlakteoceaan rond het continent en warmere, zoutere wateren beneden kan blijven eten, waar ze kunnen blijven eten aan de onderbuik van gletsjers.
In een aparte studie gepubliceerd op 23 september in Science Advances, Shaina Sadai, klimaatwetenschapper aan de Universiteit van Massachusetts Amherst, en haar collega’s onderzochten ook de impact van het smeltwater op Antarctica. In simulaties die uitkijken naar het jaar 2250, ontdekten de onderzoekers dat naast een koele smeltwaterlaag die warm water eronder vasthoudt, die oppervlaktelaag van zoet water een sterk verkoelend effect zou hebben dat het volume van het zee-ijs rond Antarctica zou kunnen vergroten, wat zou op zijn beurt ook de lucht daar kouder houden.
Een grote plug van dergelijk smeltwater, bijvoorbeeld door de plotselinge instorting van de West Antarctische ijskap, kan zelfs langzame opwarming van de aarde, vonden de onderzoekers. Maar die gunst zou een vreselijke prijs hebben: snelle zeespiegelstijging, zegt Sadai. “Dit is geen goed nieuws”, voegt ze eraan toe. “We willen geen vertraagde stijging van de oppervlaktetemperatuur ten koste van kustgemeenschappen.”
Omdat het volume en de impact van smeltwater nog onzeker zijn, heeft het team van Winkelmann deze factor niet meegenomen. Robert DeConto, een atmosferische wetenschapper ook aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en een co-auteur van de Science Advances studie, merkt op dat het effect afhangt van hoe wetenschappers ervoor kiezen om te simuleren hoe het ijs uiteenvalt. De grote smeltwatervolumes van de studie zijn het resultaat van een controversieel idee dat bekend staat als de mariene ijsklifhypothese, die suggereert dat binnen een paar eeuwen hoge ijskliffen op Antarctica broos genoeg kunnen worden om plotseling als dominostenen in de oceaan af te brokkelen, waardoor de zeespiegel stijgt. catastrofaal (SN: 2/6/19).
Ondanks aanhoudende onzekerheden over de omvang van feedback, is een opkomend thema – benadrukt door de Natuur papier – is consistent, zegt DeConto: als het ijs eenmaal verloren is, kunnen we niet meer terug.
“Zelfs als we onze zaken op orde krijgen en de uitstoot drastisch verminderen, hebben we al veel warmte in de oceaan gestopt”, voegt hij eraan toe. Om ijs terug te laten groeien, “zullen we terug moeten naar een klimaat dat kouder is dan aan het begin van de industriële revolutie, een beetje zoals de volgende ijstijd. En dat is ontnuchterend. “
