Noordelijke Winden als Belangrijkste Factor voor het Verlies van Antarctisch IJs

Pinguïns wandelen over zee-ijs voor een groot ijsberg bij het Thwaites-ijsplateau, een grote, onstabiele ijs massa die zich van de West-Antarctische ijskap in de zee uitstrekt.

Het grootste deel van het zoetwater op aarde is opgeslagen in het ijs dat Antarctica bedekt. Terwijl de oceaan en de atmosfeer warmer worden, smelt dit ijs in een verbazingwekkend tempo, wat leidt tot veranderingen in de zeespiegel en wereldwijde stromingen. Om de mogelijke gevolgen te begrijpen, moeten onderzoekers weten hoe snel het ijs verdwijnt en wat dit proces aandrijft.

De West-Antarctische ijskap, een onstabiele uitgestrektheid grenzend aan de Amundsenzee, is een van de grootste bronnen van onzekerheid in klimaatprojecties. Gegevens tonen aan dat deze ijskap sinds de jaren ’40 gestaag krimpt, maar belangrijke details ontbreken. Onderzoekers van de Universiteit van Washington hebben een klimaatmodel afgestemd op Antarctica en simulaties uitgevoerd om te begrijpen hoe veranderende weerspatronen het smelten van het ijs beïnvloeden.

De resultaten, gepubliceerd op 10 september in Nature Geoscience, waren verrassend. Jarenlang hebben onderzoekers gespeculeerd dat westerse winden warm water naar de ijskap vervoerden en zo het smelten versnelden. De nieuwe studie draait het bestaande verhaal echter om en wijst op winden vanuit het noorden.

“We weten dat de aarde gemiddeld opwarmt, maar dat alleen verklaart het verlies van ijs in Antarctica niet,” zei Eric Steig, een professor in de Aarde- en ruimtewetenschappen aan de UW. “Om te begrijpen wat er in de toekomst gaat gebeuren, moeten we de details van wat er nu gebeurt begrijpen, en cruciaal, of we er mee verbonden zijn.”

De Antarctische ijskap beslaat een groter gebied dan de VS en Mexico samen. Als het westelijke deel zou smelten, zou de wereldwijde zeespiegel met maar liefst 6 meter stijgen. De ijskap wordt op zijn plaats gehouden door ijsplaten, ijsvingers die zich in de zee uitstrekken. Vrij drijvend zee-ijs bedekt het oppervlak van de omliggende wateren.

Om het weer in Antarctica te bestuderen, waar minder weerstations zijn dan in de meeste andere delen van de wereld, gebruiken wetenschappers computersimulaties die gebruikmaken van beschikbare gegevensbronnen. Deze modellen missen echter vaak gegevens die specifiek zijn voor de regio, wat de nauwkeurigheid van hun uitkomsten beperkt.

In de afgelopen eeuw zijn westerse winden die over hoge breedtegraden van het Zuidelijk Halfrond waaien sterker geworden als reactie op door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Indirecte bewijzen suggereerden bovendien dat deze trend het verlies van ijs in West-Antarctica aanstuurde. Maar toen de onderzoekers die theorie nader bekeken, bleek iets niet te kloppen.

“We dachten dat we zouden bevestigen wat de klimaatmodellen toonden, namelijk dat de westerse winden sterker werden in de buurt van de kust van Antarctica,” zei Gemma O’Connor, hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker oceanografie aan de UW. “Maar er was geen bewijs dat westerse winden in dit deel van Antarctica sterker werden.”

O’Connor’s doctoraal onderzoek verkende hoe proxy-gegevens – historische gegevens van ijskernen, bomen en koraal – eerdere weerspatronen, waaronder wind, kunnen onthullen. Haar werk toonde aan dat de kracht die nodig was om de versnellende smeltpercentages te verklaren, nog steeds ontbrak in de vergelijking.

In de nieuwe studie voerden onderzoekers een reeks simulaties met hoge resolutie uit om te identificeren welke klimaatsveranderingen het smelten van de ijsplaten in deze kritieke regio van Antarctica aanstuurden. Ze voerden het model een windpatroon voor vijf jaar tegelijk in, maten hoeveel massa het ijs verloor en herhaalden het proces 29 keer. Elke iteratie vertegenwoordigde een ander windpatroon. Gegevens van de 30 simulaties toonden aan dat noordenwinden het verlies van ijs consistent verergerden. Westerse winden hadden niet hetzelfde effect.

De noordenwinden, die met kracht in Antarctica waaien, herschikten het zee-ijs rondom Antarctica en sloten kleine maar belangrijke openingen, zogenaamde polynya’s, af. “Zee-ijs is een uitstekende isolator; het houdt de oceaan relatief warm in vergelijking met de lucht,” zei Kyle Armour, een professor oceanografie en klimaatwetenschappen aan de UW. “Wanneer noordenwinden de polynya’s sluiten, vermindert dit het warmteverlies van de oceaan, wat betekent dat de waters warmer zijn en er meer smelten van de ijsplaten onder het oppervlak.”

Polynya’s zijn als poriën op het ijzige oppervlak van de oceaan. Wanneer ze geblokkeerd zijn, kan overtollige warmte niet ontsnappen. Terwijl het ijsplateau smelt, mengt zoet water zich met zout oceaanwater. Er vormt zich een dichtheidsgradiënt tussen het frischere, lichtere water en de open oceaan. Deze gradiënt stimuleert een stroom die meer warm oceaanwater van kilometers afstand aanzuigt, wat het smelten van het ijsplateau bevordert.

Onderzoekers geloven dat de uitstoot van broeikasgassen de noordenwinden kan versterken. Vroegere studies suggereren dat door de mens veroorzaakte klimaatverandering de luchtdruk boven de Amundsenzee verlaagt. Dit gebied herbergt een invloedrijk centrum met lage druk dat veel van de weerspatronen in Antarctica aanstuurt. Naarmate het nog lager wordt, neemt de windsnelheid vanuit het noorden toe.

“Dit mechanisme biedt een verbinding tussen het verlies van ijs in West-Antarctica en door de mens veroorzaakte klimaatverandering, zij het via een ander mechanisme dan we eerder vermoedden,” zei O’Connor. Dit is belangrijk, voegde de onderzoekers toe, omdat als emissies bijdragen aan het verlies van ijs, het verminderen ervan mogelijk het proces kan afremmen.

“Ik denk dat wat Gemma heeft gedaan zal leiden tot een complete revolutie in ons begrip van wat het verlies van ijs in Antarctica aandrijft,” zei Armour. “We hadden allerlei theorieën over de winden die van west naar oost waaien, maar de noordenwinden stonden helemaal niet op onze radar. We zaten 90 graden verkeerd.”