Gevolgen voor de cryosfeer
In een zin
| De cryosfeer, die gletsjers, ijskappen, zee-ijs en permafrost omvat, wordt sterk beïnvloed door klimaatverandering, waarbij stijgende temperaturen leiden tot smelten, wat bijdraagt aan zeespiegelstijging, ecosystemen verstoort, de watervoorziening verandert, en het risico op natuurrampen zoals lawines en overstromingen vergroot. |
Eenvoudig uitgelegd
De cryosfeer, die gletsjers, ijskappen, zee-ijs en permafrost omvat, wordt sterk beïnvloed door klimaatverandering. Stijgende temperaturen zorgen ervoor dat deze bevroren gebieden smelten, wat verschillende gevolgen heeft:
- Gletsjers en ijskappen krimpen. Dit draag bij aan zeespiegelstijging, die kustgemeenschappen wereldwijd bedreigt.
- Zee-ijs smelt, wat gevolgen heeft voor polaire ecosystemen en wilde dieren zoals ijsberen.
- De permafrost ontdooit, waardoor broeikasgassen vrijkomen en de opwarming van de aarde verder versnelt.
- Deze veranderingen verstoren lokale ecosystemen, veranderen de watervoorziening en vergroten het risico op natuurrampen zoals lawines en overstromingen.
Over het geheel genomen beïnvloeden de veranderingen in de cryosfeer de mondiale klimaatpatronen aanzienlijk en hebben ze verstrekkende gevolgen voor het milieu.
Gevolgen voor de cryosfeer
De opwarming van de aarde heeft ernstige gevolgen voor de cryosfeer, de sneeuw- en ijsgebieden van de aarde. Deze gevolgen zijn onder andere:
- Smeltend ijs en stijgende zeespiegel
- Verdwijnende ijskappen en gletsjers
- Ontdooiende permafrost
- Veranderde luchttemperaturen en oceaanstromingen
- Invloeden op ecosystemen en menselijke populaties
- Onomkeerbare schade op menselijke tijdschalen
IJskappen en zee-ijs worden nogal eens met elkaar verward. Wanneer ijskappen (= landijs) smelten, stijgt de zeespiegel. Wanneer zee-ijs smelt, verandert de zeespiegel niet (of nauwelijks).. Het ijs drijft immers al op het water.
Relatie met de opwarming
Stijgende temperaturen in de atmosfeer en de oceaan leiden tot het smelten van ijskappen en gletsjers. Het smelten van landijs, zoals op Groenland en Antarctica, voegt water toe aan de oceaan, waardoor de zeespiegel stijgt. Zeespiegelstijging werkt als een positieve terugkoppeling doordat ijsstromen en afvoergletsjers minder weerstand ondervinden en sneller gaan stromen. (Zie: Verdieping: Antarctica en Gevolgen voor de zeespiegel.)
Een opwarming van 2 °C boven het pre-industriële niveau (wat inmiddels een steeds waarschijnlijker scenario wordt) leidt tot het verdwijnen van alle tropische gletsjers, de meeste gletsjers op middenbreedtegraden en poolgebieden. Er is een groeiende wetenschappelijke consensus dat smeltende ijskappen belangrijke oceaanstromingen op beide polen kunnen vertragen, wat ernstige gevolgen zou hebben voor Noord en West Europa (o.a. een drastische daling van de temperatuur; zie ook AMOC) en een grotere zeespiegelstijging langs de VS zou kunnen veroorzaken.
Bij het ontdooien van permafrost komen aanzienlijke hoeveelheden broeikasgassen vrij, zoals kooldioxide en methaan, waardoor de opwarming verder toeneemt. De Arctische permafrost bevat meer dan 1700 miljard ton koolstof, die bij dooi als broeikasgas vrijkomt.
Veranderingen in het oppervlak en de locatie van sneeuw en ijs kunnen de luchttemperaturen veranderen en oceaanstromingen wereldwijd beïnvloeden. Het verlies van het reflecterend witte oppervlak van de cryosfeer, dat zonlicht reflecteert, leidt tot de absorptie van meer zonne-energie door land of water, waardoor de aarde verder opwarmt.
Het smelten van sneeuw en ijs beïnvloedt en verwoestecosystemen in poolgebieden en hooggebergten. Het vergroot ook het risico voor de voedsel- en waterzekerheid voor de bewoners van deze gebieden. Zo verstoort het de traditionele jacht- en visactiviteiten van de inheemse bevolking in het Noordpoolgebied. Het verlies van berggletsjers en sneeuw heeft gevolgen voor meer dan drie miljard mensen, vooral in gebieden zoals de noordelijke Andes, het westen van de VS, Zuid Azië, Scandinavië en de Alpen.
De meeste gevolgen voor de cryosfeer zijn op menselijke tijdschaal in wezen onomkeerbaar en blijvend. Als de wereldwijde temperatuurstijging op de lange termijn meer dan 2°C bedraagt, kunnen de Groenlandse en Antarctische ijskappen een omslagpunt bereiken waarna het smelten niet meer te stoppen is, zelfs niet als de uitstoot van broeikasgassen sterk wordt verminderd.
Wat merken we nu al?
Wereldwijd krimpen in rap tempo gletsjers in de hooggebergten. In sommige gebieden zijn ze al verdwenen. Dat heeft verreikende gevolgen voor de drinkwatervoorziening en landbouw in landen stroomafwaarts, met name gemeenschappen in centraal Azië en de centrale Andes. Het verdwijnen van gletsjers en permafrost in het hooggebergte maakt berghellingen instabiel, met lawines, aardverschuivingen en modderstromen tot gevolg.
Sinds het jaar 2000 heeft de opwarming van de aarde geleid tot het verdwijnen van duizenden gletsjers over de hele wereld. In het begin waren veel van deze gletsjers klein. Maar nu zien we grotere gletsjers smelten, waarvan vele van vitaal belang zijn voor menselijke gemeenschappen op cultureel, economisch en ecologisch gebied. De Global Glacier Casualty List is opgezet om hun namen te herinneren en hun verhalen te vertellen. Deze lijst is een project van Rice University, instituten op IJsland en UNESCO.[1]
Recente studies tonen aan dat de Europese gletsjers, vooral in de Alpen, de afgelopen decennia een aanzienlijk verlies aan ijs hebben geleden. De gletsjers in de Alpen zijn sinds 2000 met 39% geslonken, wat aanzienlijk meer is dan het wereldwijde gemiddelde verlies van ongeveer 5% in dezelfde periode.[2] [3]
De snelheid waarmee ijs verloren gaat is dramatisch toegenomen, van 231 miljard ton per jaar (2000-2011) tot 314 miljard ton per jaar (2012-2023). Deze alarmerende trend wordt voornamelijk toegeschreven aan de stijgende temperaturen als gevolg van klimaatverandering. Zo verloren Zwitserse gletsjers in 2022 alleen al 6% van hun totale volume door extreme hitte.
Dit draagt aanzienlijk bij aan de wereldwijde zeespiegelstijging. Smeltende gletsjers zijn de derde grootste bron van zeespiegelstijging, na verdwijnende poolijskappen en thermische expansie van de oceanen.
Bronnen:
Antarctische ijskappen
Sinds 1992 heeft Antarctica 2.720 miljard ton ijs verloren, waardoor de zeespiegel wereldwijd met 7,6 mm is gestegen. Het verontrustende is dat het verlies sneller gaat. Antarctica veroorzaakt nu een zeespiegelstijging van 0,6 mm per jaar.[1]
Bronnen:
Groenlandse ijskap
De Groenlandse ijskap bevat genoeg water om de zeespiegel wereldwijd met meer dan 7 meter te laten stijgen. Stijgende temperaturen in de atmosfeer en de oceaan hebben geleid tot een verlies aan ijs dat gelijk staat aan een stijging van meer dan een centimeter van het wereldgemiddelde zeeniveau tussen 1991 en 2015. Grote afvoergletsjers, rivieren van ijs die naar zee stromen, voeren het ijs af uit het binnenland van Groenland en zorgen ervoor dat de buitenranden van de ijskap zich terugtrekken. Verbeteringen in het meten van de ijsdikte in ijskappen maakt een betere simulatie van de stroming in uitstroomgletsjers mogelijk, wat essentieel is voor het voorspellen van de terugtrekking van ijskappen in de toekomst.[1]
Recent onderzoek onder leiding van de Universiteit van Barcelona laat zien dat extreme smeltperioden op Groenland bijna twee keer zo vaak voorkomen tijdens zomers in de afgelopen decennia vergeleken met de periode 1950-1990.[2] [3]
Het onderzoek laat zien dat er de afgelopen tien jaar een piek is geweest in jaren van extreem smelten in Groenland. Tijdens de zomer van 2012 smolt bijvoorbeeld 610 gigaton ijs (het equivalent van 244 miljoen Olympische zwembaden), en in 2019 smolt 560 gigaton (224 miljoen Olympische zwembaden).
Een simulatie van de invloed van uitstroomgletsjers op de dikte van de ijskap, gekoppeld aan betere gegevens en uitgebreide klimaatmodellen voor verschillende toekomstige klimaatscenario's, is onlangs gebruikt om te schatten hoeveel Groenland zal bijdragen aan de zeespiegel in het volgende millennium. Groenland zou 5 tot 34 cm kunnen bijdragen aan de zeespiegel tegen 2100 en tot 162 cm tegen 2200. Afvoergletsjers zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor ongeveer 19 tot 40% van het totale massaverlies. Het is zeer waarschijnlijk dat Groenland zonder significante reducties in de uitstoot van broeikasgassen binnen een millennium ijsvrij wordt.
Het smelten van de Groenlandse ijskap heeft wereldwijde gevolgen, omdat het een grote bijdrage levert aan de stijging van de zeespiegel, de stabiliteit van zeestromen in de Atlantische Oceaan (zie AMOC), en ook de circulatiepatronen in de atmosfeer beïnvloedt.
Zie ook Tipping points: Groenland.
Bronnen:
Zee-ijs
Permanent zee-ijs is bevroren zeewater in de poolgebieden dat in de zomer niet verdwijnt.
Zee-ijs verdwijnt in het Noordpoolgebied in een alarmerend tempo. Hoewel dat weinig gevolgen heeft voor de zeespiegel — in tegenstelling tot het smelten van landijs — heeft het grote gevolgen voor de rest van het klimaatsysteem en voor de biodiversiteit. Zie hiervoor ook Zee-ijs in de pagina over terugkoppelingen.
Er zijn grote verschillen tussen het zee-ijs op het Noordelijk Halfrond en dat op het Zuidelijk Halfrond. Het Noordpoolgebied is een oceaan omringd door land, met smalle verbindingen met oceanen op lagere breedte. Het Antarctische zee-ijs is aan alle kanten omringd door open oceaan. Daardoor reageren beide gebieden anders op de opwarming. Zie verderop: de Antarctische paradox.
Arctisch zee-ijs
Sinds 1979 heeft het Noordpoolgebied gemiddeld 74.000 km2 zee-ijs per jaar verloren in de zomer en 32.000 km2 per jaar in de winter. Het zomeroppervlak van het Noordpoolijs in 2020 was het op één na laagste ooit en het zee-ijs wordt steeds jonger en dunner.
Een animatie van NASA toont de afname van het Arctische zee-ijs van 1979 tot 2022.
Bij een opwarming van 1,5 °C zal een bijna ijsvrije Noordelijke IJszee in de zomer naar verwachting een zeldzame gebeurtenis zijn, maar zal de norm zijn bij een opwarming van 2,5 °C.
Het Noordpoolgebied warmt sneller op dan de rest van de wereld. Dat wordt de Arctische versterking genoemd. Arctische versterking verwijst naar het versnelde tempo van klimaatverandering in het noordpoolgebied, dat vier keer sneller opwarmt dan het wereldwijde gemiddelde. Dat heeft te maken met het afnemende oppervlak van ijs en sneeuw dat zonnestraling direct naar de ruimte terugkaatst (albedo-effect; zie Terugkoppeling door afnemende albedo van ijs en sneeuw. Het donkere zeewater neemt meer warmte op en versnelt daarmee de opwarming.
Zie ook: Verschillen tussen Noordpool- en Zuidpoolgebied.
Antarctisch zee-ijs
Antarctica is een continent omringd door oceanen, in tegenstelling tot het Noordpoolgebied, dat een oceaan is omringd door continenten. Dat verklaart veel van de verschillen in reactie op klimaatverandering tussen beide regio’s.
Verschillen tussen Noordpool- en Zuidpoolgebied
Terwijl het zee-ijs in het Noordpoolgebied duidelijk afneemt, zien we in Antarctica een tegengestelde trend. Sinds 1979, het begin van de satellietwaarnemingen, zijn het oppervlak en het volume van het zee-ijs min of meer constant of nemen zelfs enigszins toe. Dat is in tegenspraak met modelsimulaties die juist aangeven dat het zee-ijs in dezelfde mate zou moeten afnemen als in het Noordpoolgebied. Dit wordt de Antarctische paradox genoemd die deels verklaard kan worden met de geografische verschillen tussen het Noordpool- en het Zuidpoolgebied.[3]
Het verschillende gedrag van Arctisch en Antarctisch zee-ijs wordt voornamelijk verklaard door geografische, klimatologische en oceanische factoren.
Het noordpoolgebied is een oceaan omringd door land, terwijl Antarctica een continent is omringd door de Zuidelijke Oceaan. Deze geografie beïnvloedt de interactie tussen elke regio en de wereldwijde klimaatsystemen.
De Noordelijke IJszee ontvangt warmer water van de Atlantische Oceaan via de thermohaliene circulatie (o.a. de AMOC), wat de vorming van zeeijs belemmert. De circumpolaire stroming van Antarctica daarentegen houdt het warmere water tegen en zorgt ervoor dat er zee-ijs blijft liggen.
Het Noordpoolgebied ervaart een positieve terugkoppeling waarbij verminderd zee-ijs de warmteabsorptie verhoogt, waardoor de opwarming versnelt. Antarctica heeft dergelijke terugkoppelingen niet vanwege de dikke ijskap en stabiele omstandigheden.
Arctisch meerjarenijs kan dikker zijn (3-4 meter) vergeleken met Antarctisch seizoensijs (1-2 meter). Meerjarenijs komt bij Antarctica weinig voor.
Bronnen:
- ↑ Current State of Sea Ice Cover | NASA
- ↑ Global Climate Highlights 2024 | Copernicus
- ↑ 3,0 3,1 Did you know the differences between Arctic and Antarctic sea ice? | EGU Blogs
- ↑ Arctic and Antarctic Sea Ice: How Are They Different? | NASA
- ↑ Arctic vs. Antarctic sea ice | National Snow and Ice Data Center (NSDIC)
Permafrost
Permafrost is een bodem waarvan de temperatuur voor een aaneengesloten periode van minstens twee jaar onder het vriespunt blijft. De oudste permafrost is al ongeveer 700.000 jaar bevroren. Permafrost ligt ongeveer een meter of dieper in de grond, De diepste permafrost is op meer dan 1.500 meter diepte gevonden. Permafrost zones zijn, naast enkele kleine bergtoppen, te vinden in uitgestrekte delen van de (ant-)arctische gebieden. IJskappen en gletsjers worden niet bij permafrost gerekend.
Permafrost bodems bestaan, naast gesteente en losse sedimenten, voornamelijk uit waterverzadigd veen (en veen is een bodem die grotendeels uit niet vergaan, dood plantenmateriaal bestaat). De snelle opwarming in Arctische toendragebieden leidt tot het smelten van de permafrost, waardoor het water weglekt en het veen aan de lucht oxideert: zuurstof reageert met het plantmateriaal dat vergaat, waarbij grote hoeveelheden kooldioxide en methaan – een sterk broeikasgas – vrijkomen. Dat versterkt vervolgens weer het broeikaseffect, waardoor nog meer permafrost verdwijnt, enzovoort. De toendra wordt hiermee in feite een belangrijke koolstofbron die klimaatverandering versterkt.
Deze positieve terugkoppeling in het klimaatsysteem wordt besproken op de pagina Feedbacks en tipping points: Toendra's en permafrost.
Russisch dendrochronologisch (boomring) onderzoek op het schiereiland Yamal in West Siberië laat een ongekende opwarming van 3,06 °C ten opzichte van het pre-industriële niveau (1850-1900) zien.[2]
Bronnen:
Wat staat ons deze eeuw te wachten?
Zelfs als de antropogene opwarming beperkt zou blijven tot minder dan 2 °C boven het pre-industriële niveau, zullen de Groenlandse en Antarctische ijskappen deze eeuw massa blijven verliezen, met snelheden die vergelijkbaar zijn met die van het afgelopen decennium. Niet-lineaire reacties kunnen echter niet worden uitgesloten, wat kan leiden tot een veel sneller verdwijnen van land- en zeeijs.
Prognoses geven aan dat tegen 2050 het ijsvolume in de Europese Alpen met minstens 34% zou kunnen afnemen, zelfs in scenario's waarin de uitstoot van broeikasgassen volledig stopt. Als de huidige trends doorzetten, is de voorspelling dat tegen 2100 meer dan 90% van de Alpengletsjers verloren kan zijn gegaan. Meer realistische schattingen suggereren dat zonder ingrijpende klimaatmaatregelen bijna 46% tot 65% van het ijsvolume verloren kan gaan in 2050.[1]
Er is voorspeld dat de Himalaya 50% van zijn ijs kan verliezen als de temperatuur met 1,5 °C stijgt, en 75% als de temperatuur met meer dan 3 °C stijgt.[2]
Noordpoolgebied
De huidige nationaal vastgestelde bijdragen (NDC's) om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, zullen de aarde met 2,7 °C boven het pre-industriële niveau doen opwarmen. Een studie gepubliceerd in Science laat zien dat bij dit opwarmingsniveau het noordpoolgebied volledig zou veranderen.[3]
In de zomer zou de lucht veel warmer zijn dan voorheen. De zee zou gedurende enkele maanden bijna volledig ijsvrij zijn. Het gebied van Groenland dat minstens een maand smelttemperaturen bereikt zou vier keer zo groot zijn. En het permafrostgebied zou ongeveer de helft zijn van wat het was in het pre-industriële tijdperk. Deze veranderingen aan het aardoppervlak zouden ook problemen veroorzaken voor ecosystemen en schade aan de infrastructuur. Deze problemen worden echter verminderd door harder te proberen de opwarming van de aarde te beperken.
Antarctica
Een groep van bijna 60 glaciologen uit verschillende landen heeft gekeken hoe de Antarctische ijskap zich tot het jaar 2300 zou gedragen. Ze gebruikten hiervoor 16 verschillende ijsstroommodellen. De resultaten laten zien dat de bijdrage van Antarctica aan de zeespiegelstijging tot het jaar 2100 minder dan 30 cm zal zijn, maar daarna snel zal toenemen tot misschien wel meer dan 4 meter.[4]
Meer sneeuwval op de Oost-Antarctische ijskap (EAIS) kan het ijsverlies enigszins compenseren, waardoor de totale bijdrage van Antarctica aan de zeespiegelstijging afneemt. Het instorten van ijsplaten, wat al is waargenomen in delen van de West-Antarctische ijskap (WAIS) en het Antarctisch schiereiland, zou de zeespiegelstijging aanzienlijk kunnen verhogen.
Het ijs zal zich terugtrekken in de meeste bekkens van de West-Antarctische ijskap, en sommige computerexperimenten suggereren dat de ijsbedekking tegen het jaar 2300 bijna volledig zal instorten. Hoe lang het duurt voordat gletsjers smelten, hangt af van het type ijsstroommodel dat wordt gebruikt. Maar als de gletsjers eenmaal beginnen te smelten, is de snelheid van dit proces voor alle modellen gelijk.
Zee-ijs
Het volume en het oppervlak van het zee-ijs in het Noordpoolgebied neemt af en klimaatmodellen voorspellen dat deze trend zich de hele 21e eeuw zal voortzetten. Dit zou nieuwe scheepvaartroutes openen (en, als cynische side note, waarschijnlijk leiden tot de exploitatie van nieuwe olievelden) en unieke ecosystemen in gevaar brengen. De exacte omvang van de afname blijft echter onzeker. De huidige klimaatmodellen bieden verschillende mogelijkheden. In het meest waarschijnlijke scenario is het Noordpoolgebied in 2100 grotendeels ijsvrij gedurende de zomer.[5] Modellen die suggereren dat het Noordpoolgebied al in 2030 vrijwel ijsvrij kan zijn, worden door maar weinig onderzoekers gesteund.[6]
Bronnen:
- ↑ Committed Ice Loss in the European Alps Until 2050 Using a Deep-Learning-Aided 3D Ice-Flow Model With Data Assimilation | Geophysical Research Letters
- ↑ Community estimate of global glacier mass changes from 2000 to 2023 | Nature
- ↑ 3,0 3,1 Disappearing landscapes: The Arctic at +2.7°C global warming | Science
- ↑ Evolution of the Antarctic Ice Sheet Over the Next Three Centuries From an ISMIP6 Model Ensemble | Earth's Future
- ↑ 5,0 5,1 Arctic and Baltic sea ice | European Environment Agency
- ↑ “But you said the ice was going to disappear in 10 years!” | Real Climate
Verdieping
Verdieping: Onzekerheid over Noordpoolijs
Verschillende factoren dragen bij aan de onzekerheid van de voorspellingen over het lot van het zee-ijs:
- Klimaatmodellen onderschatten mogelijk de snelheid waarmee het Noordpoolijs afneemt. Er is ruimte voor verbetering in de submodellen voor zee-ijs binnen mondiale klimaatmodellen.[1]
- Natuurlijke klimaatvariabiliteit, zoals de Arctische oscillatie, variabiliteit in de temperatuur van het oceaanoppervlak en windpatronen, kan het Arctische zee-ijs beïnvloeden.[2] [3]
- Dat blijkt ook uit een vertraging in de afname van het ijsoppervlak gedurende de laatste 20 jaar. Die wordt toegeschreven aan natuurlijke variabiliteit. Zie Smelt de klimaatwetenschap?
- De snelheid waarmee het zee-ijs afneemt hangt af van scenario's voor de uitstoot van broeikasgassen.
Ondanks deze onzekerheden zijn de meeste studies het erover eens dat het Noordpoolgebied halverwege deze eeuw waarschijnlijk ijsvrij zal zijn in de zomer.[4] [5] Een enkele studie voorspelt de eerste ijsvrije dag al voor 2030.[6]
De afname van het Noordpoolijs heeft gevolgen voor kustgebieden, economische ontwikkeling en wereldwijde weerpatronen.
Teleconnecties
Bronnen:
- ↑ Predicting the Future of Arctic Ice | NOAA
- ↑ Five things to understand about an “ice-free” Arctic | NOAA
- ↑ Atmospheric circulation-constrained model sensitivity recalibrates Arctic climate projections | Nature Climate Change
- ↑ Observationally-constrained projections of an ice-free Arctic even under a low emission scenario | Nature
- ↑ What Do Global Climate Models Tell Us about Future Arctic Sea Ice Coverage Changes? | Climate
- ↑ The first ice-free day in the Arctic Ocean could occur before 2030 | Nature
- ↑ 7,0 7,1 Arctic weather variability and connectivity | Nature
