Zwakke gesteenten en smeltende ijskap verklaren snelle grondverhoging in Zuidoost-Groenland

Veranderingen in de grondhoogte worden gemeten met behulp van wereldwijde navigatiesatellietsystemen (GNSS). Deze GNSS-station met ijsbergen op de achtergrond bevindt zich in Groenland.

De kustlijn van Zuidoost-Groenland stijgt sneller dan andere delen van het eiland. Dit wordt veroorzaakt door zwakke gesteenten onder dit deel van Groenland, in combinatie met het smelten van de ijskap, volgens onderzoekers.

Groenland, het grootste eiland ter wereld, heeft een oppervlakte van 2.166.086 km², en 81% van het eiland is bedekt met ijs. Dit ijs bevindt zich voornamelijk in de Groenlandse ijskap, die op sommige plaatsen meer dan 3 km dik is. De ijskap verliest jaarlijks ijsmassa door afstroming en smeltwater.

Gegevens van satellietgebaseerde navigatie- en positioneringssystemen (GNSS) tonen aan dat de zuidoostelijke kustlijn van Groenland sneller omhoogkomt dan de rest van het eiland. Grondstijging verwijst naar veranderingen in de hoogte van de grond ten opzichte van de zeespiegel, en in Zuidoost-Groenland stijgt de grond met meer dan 12 millimeter per jaar.

In een artikel gepubliceerd in Communications Earth & Environment, hebben twee onderzoekers van de Universiteit van Oslo onderzocht waarom de grondstijging in het zuidoosten van het eiland sneller is. De twee zijn voormalig CEED-promovendus Maaike Weerdesteijn en Clint Conrad van PHAB en de afdeling Geowetenschappen.

Het hele Groenland stijgt, maar met verschillende snelheden

Satellietmetingen tonen aan dat de hele kustlijn van Groenland stijgt. Een reden hiervoor is het voortdurende smelten van de ijskap als gevolg van een warmer klimaat. Wanneer de ijsmassa afneemt, worden de gesteenten onder het ijs ontlast, wat leidt tot een grondstijging van enkele millimeters per jaar.

Echter, het onderzoeksteam ontdekte ook dat de snelheid van de grondstijging tijdens de deglaciatie varieert, afhankelijk van waar op het eiland deze wordt gemeten. “In Zuidoost-Groenland vindt de grondstijging ongewoon snel plaats, met snelheden van meer dan 15 mm per jaar. Numerieke modellen van glaciaal isostatische aanpassing (afgekort GIA), die de reactie van de vaste aarde op het smelten berekenen, konden deze snelle stijging niet verklaren,” zegt Clint Conrad, professor geofysica en een van de onderzoekers achter de studie.

Eigenschappen van de korst en de mantel

Het smelten van de ijskap is slechts één factor die de snelheid van de grondstijging beïnvloedt. De eigenschappen van de mantel onder de korst spelen ook een belangrijke rol. Viscositeit is vooral belangrijk omdat het de vervorming van de gesteenten in de aarde beïnvloedt, volgens de onderzoekers.

Eerdere GIA-modellen hadden vooral rekening gehouden met veranderingen in viscositeit met diepte onder het oppervlak. Weerdesteijn en Conrad gebruikten echter een nieuwe GIA-code die zijwaartse variaties in viscositeit kan meenemen.

Gesteenten verzwakt door een hete plume

Tegenwoordig stijgt er een hete “plume” van gesteente op vanuit het diepe binnenste van de aarde onder IJsland, waar het actieve vulkanisme en warme bronnen genereert. De onderzoekers merkten op dat Groenland, door continentale drift, meer dan 40 miljoen jaar geleden over deze hete plume moet zijn gepasseerd.

Weerdesteijn en Conrad hebben de hypothese geformuleerd dat de hitte van deze plume de gesteenten onder Zuidoost-Groenland mogelijk heeft verzwakt, omdat dit deel van Groenland dichtbij IJsland ligt. Met behulp van het aangepaste GIA-model verlaagden ze de viscositeit van de bovenmantelgesteenten langs het pad van de plume over Groenland.

De nieuwe modelsimulaties toonden aan dat de snelheid van de grondstijging aanzienlijk sneller was langs het pad van de hete plume. Een stijging die normaal gesproken duizenden jaren zou duren, vindt nu plaats in slechts enkele eeuwen of decennia boven de verzwakte gesteenten.

Dit verklaart waarom het zuidoostelijke deel van Groenland bijzonder snel stijgt. Hier bevindt zich een snelle ijsafname direct boven gesteenten die verzwakt zijn door de hete plume van IJsland.

Snelle stijging vond ook plaats in het Holoceen

De onderzoekers stelden ook vast dat er ongeveer 10.000 jaar geleden een vergelijkbare historische stijging kan zijn geweest. Zeepeilindicatoren uit het vroege Holoceen (van 11.700 jaar geleden tot nu) tonen aan dat de kustlijn van Zuidoost-Groenland snel steeg na een uitgebreide smelting van de ijskap aan het einde van de laatste ijstijd.

“De stijgingsnelheden in de Holoceen-periode kunnen bijna twee keer zo hoog zijn geweest als die we vandaag de dag zien. Dit geeft aan dat er potentieel is voor zelfs snellere grondstijging in de toekomst naarmate het smelten in Groenland versnelt. Zo’n stijging is belangrijk omdat het de hoogte van de gletsjers verandert als ze de oceaan binnengaan. Dit kan de snelheid van het verlies van ijsmassa beïnvloeden,” zegt Weerdesteijn, eerste auteur van de studie en momenteel verbonden aan UNIS in Svalbard.