Antarctisch zee-ijs als belangrijke voorspeller van versnelde opwarming van de oceanen

Onderzoek onthult belangrijke verbinding tussen Antarctische zee-ijs en wereldwijde opwarming

Een studie die vandaag is gepubliceerd in Earth System Dynamics legt een kritische en eerder onderschatte verbinding bloot tussen Antarctisch zee-ijs, bewolking en wereldwijde opwarming. Dit onderzoek is belangrijk omdat het laat zien dat een grotere omvang van Antarctisch zee-ijs vandaag, vergeleken met voorspellingen van klimaatmodellen, betekent dat we in de komende decennia een significante wereldwijde opwarming kunnen verwachten.

De studie, geleid door Linus Vogt van de Sorbonne Universiteit, maakte gebruik van een emergente beperking gebaseerd op gegevens van 28 aardse systeemmodellen en satellietobservaties van 1980 tot 2020. Deze beperking stelde het team in staat om de onzekerheid in klimaatprojecties te verminderen en verbeterde schattingen te geven van belangrijke klimaatvariabelen.

De bevindingen geven aan dat de opname van oceanische warmte en de daaruit voortvloeiende thermische stijging van de zeespiegel tegen het jaar 2100 naar verwachting 3-14% hoger zal zijn dan het gemiddelde van CMIP6, een toonaangevende verzameling klimaatmodellen. Bovendien wordt de verwachte feedback van bewolking 19-31% sterker, wat de klimaatgevoeligheid verhoogt, en wordt de wereldwijde oppervlaktetemperatuur geschat op 3-7% groter dan eerder gedacht.

De studie ontdekte dat de omvang van Antarctisch zomerzee-ijs, dat als stabiel werd beschouwd en slechts zwak verbonden is met door mensen veroorzaakte klimaatverandering, een cruciale indicator is van het klimaat op het Zuidelijk Halfrond. Modellen die beginnen met een hogere, nauwkeurigere weergave van de pre-industriële zee-ijsniveaus simuleren koudere oppervlaktewateren, koudere diepe oceaantemperaturen en dikkere bewolking in de gematigde breedten.

Deze initiële omstandigheden versterken vervolgens de opwarmingsreacties onder de druk van broeikasgassen, wat betekent dat ze leiden tot een ernstiger en versnelde opwarmingseffect dan eerder werd geschat. Kort gezegd, het uitgangspunt van het klimaatsysteem maakt het gevoeliger voor de impact van broeikasgassen.

“Toen we aanvankelijk deze link tussen historisch Antarctisch zee-ijs en toekomstige opname van oceanische warmte ontdekten, waren we verrast door de kracht van de relatie. Antarctisch zee-ijs bedekt minder dan 4% van het oceaanoppervlak, dus hoe kan het zo sterk geassocieerd zijn met wereldwijde oceaanopwarming?” zegt Vogt. “Pas na veel analyse begrepen we de volledige implicaties van de koppeling tussen zee-ijs, oceaan en atmosfeer die verantwoordelijk is voor deze wereldwijde veranderingen.”

Deze relatie is niet enkel correlative: het wordt mechanistisch verklaard via feedback tussen oceaan en atmosfeer. Een grotere omvang van zee-ijs vergroot de bewolking, wat een verkoelend effect heeft door de binnenkomende zonnestraling te verminderen. Groter verlies van zee-ijs in de komende decennia is dus gekoppeld aan grotere afnames van bewolking, sterkere oppervlaktetemperatuurstijging en verhoogde opname van oceanische warmte. Hierdoor preconditioneert de basisstaat van zee-ijs en diepe oceaantemperaturen in modellen effectief de magnitude van opwarming, feedback van bewolking en warmteopname in de toekomst.

“Hoewel al lang bekend is dat het nauwkeurig weergeven van bewolking cruciaal is voor klimaatprojecties, benadrukt onze studie dat het ook even belangrijk is om de oppervlakte- en diepe oceancirculatie en de interactie met zee-ijs nauwkeurig te simuleren,” zegt Jens Terhaar, een senior wetenschapper aan de Divisie van Klimaat- en Milieu-fysica aan de Universiteit van Bern, die de studie initieerde aan het Woods Hole Oceanographic Institution in de VS.

Onder toekomstige klimaatveranderingsscenario’s hebben modellen met een groter historisch zee-ijs de neiging om tegen 2100 meer zee-ijs te verliezen, wat bijdraagt aan sterkere stralingsfeedback. Deze sterkere feedback leidt tot een sterkere opwarming van de atmosfeer en de oceaan, vooral op het Zuidelijk Halfrond.

Gevolgen voor beleid en wetenschap

Deze studie biedt bewijs dat huidige modellen toekomstige opwarming en warmteopslag in de oceaan mogelijk onderschatten. Het toont aan dat modellen de neiging hebben om een te warme Zuidelijke Oceaan in de pre-industriële staat te simuleren en daardoor te weinig opwarmingspotentieel hebben. De bevindingen benadrukken ook het belang van voortdurende satellietmonitoring en verbeterde modellering van cloudprocessen en diepzeehydrografie, die beide significant bijdragen aan wereldwijde klimaatprojecties.

De studie waarschuwt dat eerdere benaderingen, die vertrouwden op waargenomen trends over beperkte tijdsbestekken, toekomstige opwarming mogelijk hebben onderschat vanwege hun onvermogen om systemische veranderingen (“regime shifts”) te vangen die nu steeds duidelijker worden, zoals de recordlage omvang van Antarctisch zee-ijs in 2023. Bovendien vertrouwden deze oudere beperkingsmethoden op trends over korte historische vensters (bijv. 1980–2015), die gevoelig zijn voor interne natuurlijke variabiliteit en daardoor mogelijk niet representatief zijn voor toekomstige klimaatverandering.

“Verschillende hooggeprofileerde studies hebben temperatuurtrends over de afgelopen decennia gebruikt in een poging om toekomstige opwarming te beperken,” zegt Vogt. “Echter, we hebben nu ontdekt dat deze aanpak misleidende resultaten kan opleveren. Rekening houden met het zee-ijsgerelateerde mechanisme dat we hebben geïdentificeerd, leidt tot verhoogde schattingen van toekomstige oceanische en atmosferische opwarming.

“Deze waarschijnlijk sterkere opwarming vraagt om dringende actie om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen om de toegenomen hittegolven, overstromingen en ecosystemische effecten die verband houden met oceaanopwarming te vermijden.”