Gevolgen voor de oceanen

ELI5

Onze planeet bestaat voor 72% uit oceanen. Ze produceren de helft van de zuurstof op aarde, reguleren gas en vochthuishouding, zijn een voedselbron, en zijn essentieel voor onze economie^[a]. Klimaatverandering heeft ook voor de oceanen grote gevolgen.Door de toename van broeikasgassen, zoals kooldioxide, in de atmosfeer stijgt de temperatuur wereldwijd. De oceanen warmen op en zetten uit. Dat uitzetten draagt bij aan de stijging van de zeespiegel naast het smelten van de ijskappen en gletsjers. Het smelten van de ijskappen en gletsjers beïnvloedt stromingen, weer-patronen en ecosystemen, denk aan de ijsbeer. Daarnaast neemt de oceaan meer kooldioxide uit de atmosfeer en wordt zuurder. Dit is schadelijk voor het ecosysteem, denk aan schelpdieren en koralen. Over het geheel genomen verstoort klimaatverandering  ecosystemen in de Onze planeet bestaat voor 72% uit oceanen. Ze produceren de helft van de zuurstof op aarde, reguleren gas en vochthuishouding, zijn een voedselbron, en zijn essentieel voor onze economie^[a].

Gevolgen voor de oceanen

De zeespiegel is de afgelopen 140 jaar met ongeveer 23 centimeter gestegen. Dit komt door de opwarming van de aarde, veroorzaakt door de aanwezigheid van door de mens geproduceerde broeikasgassen. De oceanen absorberen het grootste deel van die warmte, namelijk 93% vergeleken met 3% door de continenten en 1% door de atmosfeer.  De oceanen voorkomen daarmee dat de warmte snel toe neemt op het land. Die traagheid van een grote massa heeft als nadeel dat de effecten ervan ook bijzonder lang na ijlen^[b].  Die  warmte opname zorgt ervoor dat de oceanen uitzetten, waardoor de zeespiegel stijgt. Smeltwater van ijskappen en gletsjers versterkt deze zeespiegelstijging.

Zeeniveau

Er zijn twee hoofdoorzaken van de wereldgemiddelde zeespiegelstijging: (1) de oceaan zet uit door opwarming (thermische expansie); (2) er komt meer water in de oceanen door het verlies van ijs op het land. Daarnaast zorgt verandering in de hoeveelheid water (grondwater, meren) die op het land is opgeslagen ook voor extra stijging (maximaal 10%)

Waargenomen NASA Analysis Shows Unexpected Amount of Sea Level Rise in 2024 zeeniveau sinds het begin van de satelliet hoogtemetingen (met radar) in 1993 (zwarte lijn), plus onafhankelijke schattingen van de verschillende bijdragen aan de zeespiegelstijging: thermische uitzetting (rood) en wateraanvoer, voornamelijk door het smelten van gletsjers (blauw). Bij elkaar opgeteld (paarse lijn) komen deze afzonderlijke schattingen heel goed overeen met het waargenomen zeeniveau. Bron: NOAA Climate.gov.

De volgende time-lapse video van Google Earth laat zien hoe sinds 1984 op veel plaatsen in de wereld gletsjers zijn verdwenen en wat de consequenties daarvan zijn voor de zeespiegelstijging.

https://youtu.be/NHf-xSvpF-Y

Het wereldgemiddelde zeeniveau is sinds 1880 met 21-24 centimeter gestegen. De stijging gaat in deze tijd in een versneld tempo: van 1,4 mm/jaar in de 20e eeuw tot 3,6 mm/jaar in de periode 2006-2015, en 4,3 mm/jaar na 2015^[1,2]. In 2023 lag het wereldgemiddelde zeeniveau 101,4 millimeter boven het niveau van 1993, waarmee dit het hoogste jaargemiddelde was in de satellietwaarnemingen (1993-heden). In de afgelopen jaren was ongeveer een derde van de zeespiegelstijging te wijten aan het warmer worden van het water. De rest van de zeespiegelstijging kwam door het smelten van gletsjers, met name die op Groenland en Antarctica. Maar in 2024 draaide die verhouding om en werd twee derde van de zeespiegelstijging veroorzaakt door het uitzetten van de ongewoon warme oceanen.

De zeespiegelstijging op een specifieke locatie kan door verschillende processen anders zijn dan het wereldgemiddelde. Dat kunnen veranderingen zijn in de oceaan in de buurt van die locatie, veranderingen in het zwaartekrachtsveld van de aarde door veranderingen in de opslag van ijs of water op het land, de verticale beweging van land, en veranderende windpatronen. De zeespiegelstijging door het smelten van de Groenlandse ijskap zal bijvoorbeeld weinig effect hebben op het Verenigd Koninkrijk en Nederland, maar elders weer meer. Dat ligt aan de ruimtelijke variatie van het zwaartekrachtsveld van de aarde.

Veranderingen in het zeeniveau sinds 1880. Bron: NOAA.

De zeespiegelstijging op een specifieke locatie kan door verschillende processen anders zijn dan het wereldgemiddelde. Dat kunnen veranderingen zijn in de oceaan in de buurt van die locatie, veranderingen in het zwaartekrachtsveld van de aarde door veranderingen in de opslag van ijs of water op het land, de verticale beweging van land, en veranderende windpatronen. De zeespiegelstijging door het smelten van de Groenlandse ijskap zal bijvoorbeeld weinig effect hebben op het Verenigd Koninkrijk en Nederland, maar elders weer meer. Dat ligt aan de ruimtelijke variatie van het zwaartekrachtsveld van de aarde. Regionale verschillen ontstaan ook door natuurlijke variabiliteit in de windsterkte. In de trechter van de Noordzee bijvoorbeeld wordt het water in het kanaal opgestuwd. Oceaanstromingen beïnvloeden hoeveel en waar de diepere lagen van de oceaan warmte opslaan.

Bronnen:

[a] https://marine.copernicus.eu/nl/explainers/why-ocean-important

[b] https://ocean-climate.org/wp-content/uploads/2017/03/ocean-heat-reservoir.pdf

[c] https://www.co2.earth/

[d] https://oceanservice.noaa.gov/facts/acidification.html

Wat merken we nu al?

Begin januari 2025 publiceerde de Copernicus Climate Change Service (C3S) van de EU het rapport Global Climate Highlights 2024. Over de oceanen schrijft het rapport:

• De jaargemiddelde zeeoppervlakte temperatuur (SST) boven de extrapolaire oceaan (tussen 60°SB-60°NB) bereikte een recordhoogte van 20,87°C in 2024.
• De extrapolaire SST bereikte recordhoogten voor de tijd van het jaar van januari tot juni 2024, na de reeks maandrecords die in mei 2023 begon. Van juli tot december 2024 was de SST de op één na warmste, na 2023.^[4]  
• 2024 werd weliswaar beïnvloed door de resteffecten van de sterke El Niño gebeurtenis in 2023 maar ook de temperaturen tijdens El Niño laten een stijging zien met de tijd.
• Recordwaarden werden gemeten in de Noord-Atlantische Oceaan, de westelijke Stille Oceaan en de Indische Oceaan.

Vergelijking tussen de maandelijkse zeeoppervlakte temperatuur (SST) anomalieën voor de extrapolaire oceaan (60°S-60°NB; verticale as) en de maandelijkse SST anomalieën voor de Niño 3.4 regio (5°N-5°S, 170°-120°WL; horizontale as).Anomalieën zijn relatief ten opzichte van het gemiddelde voor de referentieperiode 1991-2020 voor de corresponderende maand. Gegevens: ERA5. Credit: C3S/ECMWF.

De figuur laat duidelijk zien dat de hoge SST waarden in 2024 deels te verklaren zijn met het El Niño 2023-24 effect maar dat ook El Niño periodes een lange-termijn opwarming heeft.

In sommige kustgebieden heeft de zeespiegelstijging al geleid tot afkalven van duinen en het in zee verdwijnen van huizen. In landbouwgebieden vindt verzilting plaats. In vlakke landen als Nederland levert het problemen op met de waterafvoer van rivieren. Daarnaast ontstaan problemen voor dijken en andere waterkeringen.

Oceaanverzuring

Zie ook: Tipping points — Oceaanverzuring.

Deze figuur laat gevolgen zien van stijging van de CO₂-concentratie in de atmosfeer voor de CO₂-concentratie en de zuurgraad in de oceaan en voor de temperatuur op land zowel in de oceaan. Veranderingen van de CO₂-concentratie in de atmosfeer (rood), partiële CO₂-druk in de oceaan (groen) en pH van de oceaan (paars). De lichtgekleurde banden geven de jaarlijkse variabiliteit aan. De blauwe grafieken geven de afwijking van de gemiddelde temperatuur (1880-2018) van het land en de oceanen (streepjeslijn). Bron: Global linkages – a graphic look at the changing Arctic (rev.1). Grafiek: Philippe Rekacewicz.

De concentratie van het broeikasgas kooldioxide (CO₂) is enorm toegenomen sinds het begin van de industriële revolute. ^[c]  De oceaan adsorbeert 30% van de CO₂ in de atmosfeer en dus is de concentratie ook hier toegenomen. Opgelost vormt CO₂  met water een zwak zuur door de vorming van waterstof ionen. De oceanen worden daardoor zuurder (m.a.w. de pH-waarde van het zeewater neemt af). De toename van CO₂ in de oceanen heeft ervoor gezorgd dat de gemiddelde concentratie waterstof ionen met 30 procent is gestegen sinds het begin van de industriële revolutie (de pH is gedaald van gemiddeld 8,2 naar 8,05).^[d]

De volgende animatie laat de veranderingen zien van de pH van het oppervlaktewater vanaf 1750 tot 2100.

Deze kaart zou voor deze eeuw blauwe oceanen moeten laten zien. De gemiddelde pH-waarde van een gezonde oceaan is 8,2 en op veel plaatsen is de grens van 7,95-8,0 al overschreden, waar het omslagpunt ligt. In die oceaangebieden sterven plankton (dat de zuurstof produceert die je inademt), krabben, garnalen, schelpdieren en vissen met schubben in een alarmerend tempo uit omdat hun schelpen en uitwendige skeletten oplossen.

Bronnen:

[a] https://marine.copernicus.eu/nl/explainers/why-ocean-important

[b] https://ocean-climate.org/wp-content/uploads/2017/03/ocean-heat-reservoir.pdf

[c] https://www.co2.earth/

[d] https://oceanservice.noaa.gov/facts/acidification.html

Wat staat ons deze eeuw te wachten?

Zeeniveau

Het wereldgemiddelde zeeniveau (GMSL) is sinds 1900 ongeveer 21 cm gestegen, in een versnellend tempo. De GMSL bereikte zijn hoogste waarde ooit in 2023. De GMSL zal tegen 2100 waarschijnlijk 0,28-0,55 m gestegen zijn bij een scenario met zeer lage emissies (SSP1-1,9) en 0,63-1,02 m bij een scenario met zeer hoge emissies (SSP5-8,5) ten opzichte van het gemiddelde van 1995-2014 (SSP is Shared Socioeconomic Pathway en zijn gedefinieerde waardes over emissies in het model). GMSL-simulaties die rekening houden met de mogelijkheid van een snelle desintegratie van de poolijskappen voorspellen een stijging tot 5 m in 2150.

Waargenomen stijging van het gemiddelde zeeniveau (GMSL) en projecties tot 2150 voor verschillende scenario’s van het IPCC. Bron: European Environment Agency.

(Zie Verdieping: High-end’ schatting van zeespiegelstijging.)

Prognose van zeespiegelverandering door alle bronnen, inclusief verlies van ijskappen, verlies van berggletsjers en thermische expansie, onder het Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5: het meest ernstige scenario met de hoogste uitstoot.

Deze stijgingen zullen een grote impact hebben op kustgebieden en eilanden wereldwijd. Latijns-Amerika, het Caribisch gebied, de Stille Oceaan en kleine eilandstaten in ontwikkeling (SIDS) lopen voorop en zullen naar verwachting veel land en essentiële infrastructuur verliezen door permanente overstromingen. Honderden dichtbevolkte steden zullen worden blootgesteld aan een verhoogd overstromingsrisico als we op dezelfde weg doorgaan.

De processen die leiden tot zeespiegelstijging zijn goed begrepen. Onzekerheid bestaat nog over de belangrijkste processen die de snelheid bepalen waarmee het ijs van de poolijskappen in de toekomst zal afnemen. Dat maakt het moeilijk om nauwkeurige voorspellingen te doen. Het is mogelijk dat de zeespiegel sterker zal stijgen dan in de waarschijnlijke projecties.

Het meest ernstige scenario met de hoogste uitstoot is weliswaar het minst waarschijnlijk maar de gevolgen zijn dusdanig ernstig dat dit op alle mogelijke manieren moet worden vermeden.

Bronnen:

[a] https://marine.copernicus.eu/nl/explainers/why-ocean-important

[b] https://ocean-climate.org/wp-content/uploads/2017/03/ocean-heat-reservoir.pdf

[c] https://www.co2.earth/

[d] https://oceanservice.noaa.gov/facts/acidification.html

Oceaanverzuring

Oceaanverzuring heeft een negatief effect op fytoplankton en daarmee op het vermogen van de oceanen om CO₂ te absorberen.

Eencellig fytoplankton (algen en bacteriën zoals blauwalgen) speelt een grote rol in de natuurlijke koolstofcyclus. Fytoplankton groeit in enorme hoeveelheden dichtbij het oceaanoppervlak, waar het zonlicht dat de fotosynthese aandrijft hen kan bereiken, en voedt zich met CO₂ dat in het water is opgelost. Alles bij elkaar neemt fytoplankton ongeveer net zoveel koolstof uit de atmosfeer op als alle landplanten. Als ze sterven, nemen ze veel van die koolstof mee als ze naar de zeebodem zinken. Door dit proces kan het oppervlaktewater van de oceaan meer CO₂ uit de lucht opnemen, waardoor de opbouw van CO₂ in de atmosfeer wordt vertraagd. Je zou zelfs kunnen verwachten dat naarmate het niveau van CO₂ in de atmosfeer stijgt, ook de populaties fytoplankton zullen toenemen, waardoor de concentratie van het gas onder controle wordt gehouden. Dit blijkt niet zo te zijn. Teveel CO₂ in het oceaanwater verlaagt de pH en bedreigt dit natuurlijke systeem.

Een recent onderzoek in PNAS ontdekte dat de effecten van de zuurgraad afhingen van de beschikbaarheid van nitraat, een belangrijke voedingsstof en een biologisch bruikbare vorm van stikstof. Kleiner bacterieel plankton werd grotendeels niet beïnvloed door veranderingen in de zuurgraad, waarschijnlijk omdat ze goed aangepast zijn aan een lage beschikbaarheid van stikstof en zeer efficiënt gebruik maken van het weinige dat ze hebben. Maar dat was minder het geval bij groter eukaryotisch fytoplankton. Hogere zuurniveaus zorgden ervoor dat de groeisnelheid van de meeste van deze soorten in de zomermaanden, wanneer de groeisnelheid het hoogst is, tot wel 30% daalde in meer equatoriale gebieden. De afname was kleiner in de winter en op hogere breedtegraden, mogelijk omdat meer menging meer stikstof naar het oppervlak brengt.

Op basis van hun bevindingen voorspellen de onderzoekers dat de toenemende verzuring van de oceanen binnen een halve eeuw de opname van koolstof door eukaryotisch fytoplankton in de tropische en subtropische oceanen met maar liefst 5 biljoen kilo per jaar kan verminderen. Dat heeft een positief terugkoppelingseffect. Minder opname van koostof door fytoplankton leidt tot toename van CO₂ in het oceaanwater en verdere verlaging van de pH.

Het is mogelijk dat dit effect, dat vooral op lage breedten een rol speelt, wordt gecompenseerd door sterkere fytoplanktongroei op hogere breedten en in voedselrijke kustgebieden, maar dat is nog niet zeker. Vermindering van de CO₂ opname capaciteit van de oceanen (koolstofput) versnelt de opwarming en dit is daarmee een serieus bij-effect van oceaanverzuring.

Bronnen:

Regionale verschillen

Europa

In de toekomst zal de relatieve zeespiegelverandering langs het grootste deel van de Europese kustlijn naar verwachting redelijk vergelijkbaar zijn met het mondiale gemiddelde. De belangrijkste uitzonderingen zijn de noordelijke Oostzee en de noordelijke Noorse kusten, die een aanzienlijke stijging van het land kennen als gevolg van veranderingen in het zwaartekrachtsveld van de Groenlandse ijskap en postglaciale opheffing.

Dat laatste refereert aan een al millennia durend proces. Het landijs dat in Scandinavië lag gedurende de laatste ijstijd was zo zwaar dat het het land naar beneden drukte. Nadat de Scandinavische ijskap wegsmolt ‘ontspant’ de aardplaat hier en stijgt langzaam. Als gevolg daarvan trekt de zee zich hier langzaam terug. Deze relatieve zeespiegel bokst op tegen de zeespiegelstijging door klimaatverandering. Verwachting is dan ook dat de zeespiegel ten opzichte van land in deze regio's langzamer zal stijgen dan elders, of zelfs dalen.

Ontwikkeling in het verleden en verwachte verandering van de relatieve zeespiegel in Europa.

Nederland

Langs de Nederlandse kust begon de versnelling van de zeespiegelstijging zo’n 60 jaar geleden. Die versnelling hangt samen met een krachtiger windeffect als gevolg van het naar het noorden verschuiven en sterker worden van de jet streams.

De stand van de zeespiegel langs de Nederlandse kust sinds 1890. De waarde voor elk jaar is gebaseerd op ca. 262.000 metingen. De groene lijn laat de best passende trend zien.

De komende decennia zullen de gevolgen van de zeespiegelstijging door versterking en ophoging van dijken en waterkeringen binnen de perken blijven. In de volgende eeuw zal het punt bereikt worden dat we delen van Nederland moeten opgeven, als de uitstoot van broeikasgassen niet drastisch vermindert.

Nederland heeft sinds de Watersnoodramp van 1953 de Deltawerken aangelegd en talloze dijken versterkt. Bij verdere stijging van de zeespiegel kan die infrastructuur onvoldoende blijken om het westen van Nederland te beschermen. Meteorologen van de Universiteit Utrecht wijzen erop dat een langdurige, gecontroleerde evacuatie overwogen moet worden. De stijgende zeespiegel vormt een aanzienlijk risico voor het gebied en de bevolking, wat onvoorstelbare investeringen en werkzaamheden vereist om hen te beschermen.

Earth.Org heeft gemodelleerd hoe enkele van deze toekomstige extreme overstromingsscenario's in Amsterdam eruit zouden kunnen zien in 2100. Deze modellen benadrukken de urgentie van het ontwikkelen van duurzame en effectieve strategieën om de stad en haar bewoners te beschermen tegen de gevolgen van klimaatverandering.

Zeespiegelstijging in 2100. Projecties van zeespiegelstijging in 2100 voor Amsterdam en omgeving voor twee scenario's. De hoeveelheid stijging is aangegeven in meters (mild = 2m; extreem = 4m). De verplaatsing van de bevolking is rechtsonder aangegeven.

Bronnen:

Verdieping

Verdieping: ‘High-end’ schatting van zeespiegelstijging

Een groep van 28 wetenschappers en deskundigen heeft een nieuwe schatting gepubliceerd voor de hoogst mogelijke stijging van de zeespiegel. Dit wordt de 'high-end' schatting genoemd. Dit is omdat het laat zien wat er in de toekomst zou kunnen gebeuren, in plaats van wat het meest waarschijnlijk is. Deze schatting is vooral interessant voor belanghebbenden die plannen maken voor de lange termijn, voor degenen die betrokken zijn bij infrastructurele projecten met een lange levensduur of bij landgebruik aan de kust.

De nieuwe schattingen zijn gebaseerd op een veelheid aan bewijsmateriaal en fysische waarschijnlijkheid voor elke zeespiegelcomponent, inclusief de belangrijke bijdrage van de Antarctische ijskap. Deze aanpak leidt tot aanzienlijk lagere getallen dan die in het laatste IPPC-AR6 rapport wordt gebruikt voor sterke opwarmingsscenario's aan het eind van de eeuw: een verschil van ongeveer 30 cm lager vergeleken met de scenario's met hoge impact en lage waarschijnlijkheid van IPCC-AR6. De zeespiegel zal waarschijnlijk tussen 1,3 en 1,6 meter stijgen als er sprake is van een sterke opwarming tegen 2100.

Tegen het einde van de eeuw zouden grote Antarctische ijskappen kunnen instorten en zou ijs in zee stromen. Dit kan leiden tot een catastrofale zeespiegelstijging van 9 tot 10 meter tegen 2300 bij hetzelfde sterke opwarmingsscenario. Als we het Akkoord van Parijs nakomen, kunnen we de potentiële opwarming van de zeespiegel sterk beperken tot 2,2-2,5 meter, maar dat zal de zeespiegelstijging tot 2300 niet stoppen. We moeten dus voorbereid zijn om zowel de klimaatverandering aan te pakken als ons aan te passen in de kustgebieden. Zulke aanpassingen zijn mogelijk voor deze omvang van veranderingen gedurende vele eeuwen op veel plaatsen.

Bron: