Introductie en geografisch overzicht van Antarctica
Aan de zuidpool van de aarde, lijkt Antarctica op een vuist met een dunne duim die zich uitstrekt richting Zuid-Amerika. De Pine Island-gletsjer bevindt zich nabij de basis van deze duim, terwijl de Thwaites-gletsjer, vaak de ‘Doomsday’ of Apocalypsgletsjer genoemd vanwege de mogelijke impact op de zeespiegelstijging, er vlakbij ligt.
De recente veranderingen in de ijskap
Gedurende de afgelopen tientallen jaren zijn deze grote ijsmassa’s snel aan het smelten door toenemend zeewater dat warmer wordt. Vooral op de plekken waar ze zich losmaken van de zeebodem en zich als ijsbergingen uitstrekken, is deze versnelde afbraak zichtbaar. Het smelten wordt vooral aangedreven door de opwarming van het oceaanwater, wat een snelle verandering veroorzaakt vaak binnen enkele uren of dagen, in plaats van over het seizoen of jaar.
Een nieuwe benadering in het onderzoek
Een recent in het tijdschrift Nature Geosciences gepubliceerde studie voor het eerst richt zich op hoe de oceaan in korte tijd – echt ‘weersgerelateerd’ – de ijsbergingen smelt. Volgens de onderzoekers is dit een innovatieve aanpak voor Antarcticastudies. Yoshihiro Nakayama, een aandrijver achter het onderzoek en assistent-professor ingenieur aan Dartmouth College, licht toe dat het gebruik van korte-termijnmeting nieuw is binnen dit veld.
Onderwaterstormen en hun kenmerken
Wat zijn onderwaterstormen?
De stormen waarnaar ze kijken, worden submesoscales genoemd, dat zijn snel veranderende, roterende watermassa’s die in de oceaan voorkomen. Mattia Poinelli, een onderzoeker met specialisatie in aardrijkskunde aan de Universiteit van Californië in Irvine en verbonden aan NASA, beschrijft ze als kleine waterwervelingen die heel snel draaien, vergelijkbaar met roerende water in een kopje koffie. In de oceaan kunnen deze roters een omvang bereiken tot ongeveer 9,5 kilometer.
Hoe ontstaan deze wervelingen?
Ze ontstaan wanneer warm en koud water in contact komen. Het proces is vergelijkbaar met het roeren van melk in een kop koffie: kleine draaiingen ontstaan door de menging van verschillende temperaturen en saliniteiten. Net als bij atmosferische stormen, kunnen deze oceaanstormen gevaarlijk worden doordat ze zich snel kunnen ontwikkelen en in beweging zijn.
Het mechanisme van smelten door onderwaterstormen
De eddies, of wervelingen, ontstaan in de open oceaan en bewegen zich onder ijsbergingen. Tussen de ruwe, complexe onderzijde van het ijs en de zeebodem worden warmer water uit de diepten omhoog gemengd door de beweging van de wervelingen. Dit proces versnelt het smelten, omdat het warmte direct wordt overgedragen aan kwetsbare delen van het ijs, aldus Nakayama.
Onderzoeksmethoden en bevindingen
De wetenschappers combineerden computermodellen met data uit oceaancinstrumenten om het effect van deze stormen te analyseren. Ze concludeerden dat, naast andere korte-termijnprocessen, de stormen verantwoordelijk waren voor ongeveer 20 procent van het totale smeltproces bij de twee genoemde gletsjers over een periode van negen maanden.
Poinelli merkt op dat het bepalen van de exacte bijdrage van stormen lastig is vanwege hun chaotische aard. Desalniettemin lijken deze gebeurtenissen een grote invloed te hebben op korte tijdschalen.
Feedbackmechanismen en amplificatie
Een zorgwekkende feedbacklus wordt door de onderzoekers benadrukt. Wanneer de stormen het ijs doen smelten, komt er meer koud en vers water in de oceaan, dat zich mengt met warmere, zoutere oceaanwaterlagen. Dit verhoogt de turbulentie in het water en leidt tot meer smelten van het ijs, wat de cyclus versterkt, aldus liaison Lia Siegelman van UC San Diego.
Implicaties voor de zeespiegel
Omdat de ijsbergingen een essentiële rol spelen in het vertragen van de stroming van de gletsjers naar de oceaan, kunnen deze snelle smeltprocessen grote gevolgen hebben. De Thwaites-gletsjer bevat voldoende water om de zeespiegel met meer dan twee meter te laten stijgen. Het verval van deze gletsjer zou uiteindelijk kunnen leiden tot een zeespiegelstijging van ongeveer tien voet, doordat het als een afsluiter fungeert voor het grote Antarctische ijskap.
Het belang van verder onderzoek
Volgens Tiago Dotto, een senior onderzoeker verbonden aan het National Oceanography Centre in het VK, is het onderzoek significant omdat het inzicht geeft in de rol van kleine oceaanverschijnselen bij het smelten van ijsbergen. Hij noemt de bevindingen ‘verbazingwekkend’, hoewel hij ook benadrukt dat zeer grote onzekerheden bestaan. Omdat Antarctische ijsbergingen nauwelijks toegankelijk zijn, vertrouwen wetenschappers vaak op simulaties. Zoals David Holland opmerkt, is veel aanvullende data uit de werkelijkheid nodig om de rol van deze stormen en andere oceaanweerverschijnselen beter te begrijpen.
Meer maatregelen en de complexiteit van het proces
Naast onderwaterstormen spelen talrijke andere factoren een rol bij het ijsverlies op Antarctica. Ted Scambos, een senior onderzoeker bij de Universiteit van Colorado Boulder, benadrukt dat de dynamiek van de oceaan nabij de ijsmassa’s zich snel ontwikkelt. Hij wijst erop dat meer gegevens nodig zijn om de variabiliteit van onderwaterstormen over seizoenen en jaren te doorgronden. Poinelli benadrukt dat het bestuderen van deze fine-scale oceaanverschijnselen het ‘volgende front’ vormt in het begrijpen van de interacties tussen oceaan en ijs, en daarmee ook van de zeespiegelstijging.