Drone-experiment onthult veranderingen in het Groenlandse ijskap

Onderzoekers verzamelen voor het eerst gedetailleerde metingen van waterdamp hoog boven het oppervlak van de Groenlandse ijskap. Hun onderzoek, ondersteund door een speciaal ontworpen drone, kan wetenschappers helpen om de berekeningen van het ijsverlies in snel opwarmende polargebieden te verbeteren.

“We zullen in de komende jaren beter begrijpen hoe water in en uit Groenland beweegt,” zei eerste auteur Kevin Rozmiarek, een doctoraatsstudent aan het Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR) van CU Boulder. “Als een belangrijke bron van zoetwater moeten we begrijpen hoe de omgeving van Groenland in de toekomst zal veranderen.” De bevindingen zijn gepubliceerd in JGR Atmospheres.

Volgens de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) heeft Groenland tussen de herfst van 2023 en de herfst van 2024 ongeveer 55 gigaton ijs en sneeuw verloren. Het eiland verliest al 28 jaar achtereen ijs en wetenschappers schatten dat het sinds 1992 meer dan 5 biljoen ton ijs heeft verloren.

De Groenlandse ijskap bevat ongeveer 8% van het zoetwater op aarde, en het smeltwater kan aanzienlijk bijdragen aan de stijgende zeespiegel, wat gevolgen heeft voor oceaanstromingen en ecosystemen wereldwijd. Het merendeel van het ijsverlies komt voort uit grote ijsblokken die afbreken van gletsjers en het smelten van oppervlakte-ijs en sneeuw. Sublimatie, het proces waarbij vaste stoffen direct in gassen veranderen zonder eerst vloeibaar te worden, kan ook een rol spelen. Eerdere studies hebben gesuggereerd dat in sommige delen van Groenland ongeveer 30% van de zomerse oppervlakte sneeuw kan sublimeren naar waterdamp.

Water in de lucht volgen

Het is onduidelijk waar de waterdamp naartoe gaat, aldus Rozmiarek. Een deel kan als sneeuw terugvallen of later op de oppervlakte condenseren, maar een deel kan het watersysteem van Groenland volledig verlaten. Het verzamelen van luchtmonsters in de Arctic is een dure en technisch uitdagende taak, omdat het traditioneel inhoudt dat een vliegtuig naar het midden van een ijskap moet vliegen in zware weersomstandigheden en de luchtmonsters terug naar het laboratorium moet brengen.

Rozmiarek en zijn team overwonnen deze uitdagingen door luchtmonsternemingsapparatuur op een grote drone met een spanwijdte van 3 meter te plaatsen. Gedurende de zomer van 2022 vloog het team de drone 104 keer vanaf het East Greenland Ice-Core Project kamp—beheerd door de Universiteit van Kopenhagen—in het binnenland van het eiland. De drone verzamelde luchtmonsters op verschillende hoogtes tot bijna 1.500 meter boven de grond.

Het team richtte zich op de typen waterstof- en zuurstofatomen in de waterdamp. Watermoleculen uit verschillende bronnen bevatten unieke combinaties van waterstof en zuurstof. Wetenschappers noemen deze variaties isotopen. “Isotopen zijn de vingerafdrukken van water. Door deze vingerafdrukken te volgen, kunnen we de bron traceren waar de waterdamp vandaan kwam,” zei Rozmiarek. Wetenschappers hebben hoogwaardige gegevens verzameld over de bron van water in Groenland, inclusief water dat uit de tropen stroomt, en de sink, wat de oppervlakte sneeuw op de Groenlandse ijskap is. “Maar we weten niet veel over de isotopische samenstelling van water in beweging, wat de damp is tussen de bron en de sink,” voegde hij eraan toe.

Wanneer het team hun drone-gebaseerde metingen vergeleek met een bestaande computersimulatie die de Arctic watercyclus modelleert, ontdekten ze dat de simulatie de hoeveelheid neerslag die op Groenland viel onderschatte. Door de isotopische gegevens die in de simulatie werden waargenomen op te nemen, kon het model een nauwkeurige voorspelling doen van hoe water over Groenland beweegt. “Het is echt belangrijk om zo nauwkeurig mogelijk te kunnen voorspellen wat er met Groenland zal gebeuren in de opwarmende wereld,” zei Rozmiarek. “We hebben aangetoond hoe nuttig isotopische gegevens van waterdamp zijn door met succes een bestaand model te verbeteren.”

Smeltende ijskap

Ongeveer 125.000 jaar geleden, toen de aarde warmer was dan vóór de industriële revolutie, was Groenland bedekt met een aanzienlijk kleinere ijskap, en het zeeniveau was tot wel 5,8 meter hoger dan nu. Terwijl de planeet blijft opwarmen, kan de Groenlandse ijskap dramatische veranderingen ondergaan en zelfs krimpen tot de grootte van toen, aldus Rozmiarek. De Groenlandse ijskap bevat een enorme hoeveelheid zoetwater, en dat water, als het het systeem verlaat, kan leiden tot significante stijgingen van de wereldwijde zeespiegel. De Verenigde Naties schatten dat de stijgende zeespiegel door klimaatverandering momenteel 1 miljard mensen wereldwijd beïnvloedt.

Rozmiarek hoopt terug te keren naar Groenland en andere delen van de Arctic om meer vluchten uit te voeren en aanvullende gegevens te verzamelen. “Het is alsof we net hebben ontdekt hoe we vingerafdrukken op een crime scene kunnen vinden. Dit is een concrete stap vooruit in het begrijpen waar water naartoe gaat en waar het vandaan komt in dit belangrijke systeem op een moment dat we het het meest nodig hebben,” zei hij.