Onderbelichte stroming in de Barentszzee kan cruciale rol spelen bij het verlies van zee-ijs in de Arctische winter

Uitzicht over de oceaan. Met koers naar het noordoosten, over de Barentszzee, verlaat het Duitse onderzoeksvaartuig Polarstern de haven van Tromsø.

In de afgelopen decennia is het zee-ijs in het Arctisch gebied steeds verder afgenomen, vooral in de winter wanneer de omvang van het zee-ijs het meest opmerkelijk is. Een van de belangrijkste oorzaken van deze ontwikkeling is de opwarming van het Atlantische water dat vanuit de Noorse Zee in Europa de Arctische Oceaan instroomt, waarbij het de Barentszzee en de Framstraat doorkruist.

Echter, niet al het Atlantische water dat de Barentszzee binnenstroomt, bereikt het zee-ijs. Een deel van het Atlantische water recirculeert, dat wil zeggen, het verandert van richting en stroomt terug naar de Noorse Zee in Europa als een onafhankelijke stroom zonder direct contact met het zee-ijs te hebben.

Tot nu toe was het echter niet mogelijk om het indirecte effect van deze terugstroom van Atlantisch water op het zee-ijs van de Barentszzee voldoende te onderzoeken. Een onderzoeksteam van het Alfred Wegener Instituut heeft nu ontdekt, door middel van modelsimulaties, dat deze terugstroom uit de Barentszzee een aanzienlijke impact heeft op de hoeveelheid zee-ijs die in de winter in de Barentszzee ontstaat.

De onderzoekers hebben hun resultaten gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications. Naast de Framstraat is de Barentszzee een van de twee toegangspoorten waardoor warm, zout water uit de Atlantische Oceaan de Arctische Oceaan binnengaat. Wanneer het binnenstromende Atlantische water warmer is dan het langetermijngemiddelde of wanneer er een buitengewoon groot volume Atlantisch water binnenstroomt, warmt de Barentszzee op en is de ijsbedekking in de winter lager.

Als het Atlantische water koeler is of de instroom zwak is, kan er veel ijs ontstaan. Voordat het Atlantische water echter naar het zee-ijs wordt vervoerd door de stromingen in de Barentszzee, recirculeert een deel ervan weg van het zee-ijs en wordt het teruggedragen naar de Noorse Zee in Europa.

Hierdoor kan dit gerecirculeerde deel het zee-ijs niet meer beïnvloeden. Tot nu toe was het echter niet mogelijk om de sterkte en fluctuaties van deze terugstroom adequaat te meten, hoewel deze factoren een belangrijke rol kunnen spelen in het bepalen hoeveel Atlantisch water daadwerkelijk het zee-ijs bereikt.

“Er zijn een paar waarnemingen die sterk suggereren dat deze terugstroom een aanzienlijk deel van het Atlantische water rechtstreeks terug de Barentszzee uitdrijft. Daarom leek het logisch dat natuurlijk voorkomende fluctuaties en eventuele langetermijntrends in deze stroom belangrijke factoren voor het zee-ijs konden zijn,” zegt Dr. Finn Heukamp, hoofdauteur van de studie van het Alfred Wegener Instituut.

“Het volume Atlantisch water dat de Barentszzee binnengaat terwijl het onmiddellijk weer wegstroomt als gevolg van recirculatie kan een aanzienlijke invloed hebben op de vorming van zee-ijs van jaar tot jaar, maar ook op de lange termijn. De terugstroom uit de Barentszzee is tot nu toe niet zo goed gedocumenteerd als de instroom, waarvan de sterkte en fluctuaties bekend zijn als gevolg van langdurige metingen.”

“In dergelijke gevallen bieden computermodellen die de oceaan in kaart brengen een uitstekende eerste informatiebron die ons in staat stelt te onderzoeken wat er gebeurt. We hebben daarom de terugstroom van warm Atlantisch water tussen 1979 en 2019 gesimuleerd met behulp van een hoog-resolutie, wereldwijd oceaan- en zee-ijsmodel,” legt Finn Heukamp uit.

Wat de oceanograaf van het AWI en zijn medewetenschappers ontdekten, was dat het volume Atlantisch water dat terug de Barentszzee uitstroomt daadwerkelijk invloed heeft op hoeveel zee-ijs kan ontstaan. “Als de terugstroom zwakker is, wordt er minder Atlantisch water onmiddellijk weer afgevoerd. In plaats van de Barentszzee te verlaten, stroomt dit Atlantische water erdoorheen en warmt het op. Het gevolg is dat er in dergelijke jaren minder nieuw zee-ijs wordt gevormd en bestaand ijs sneller smelt.”

In tegenstelling tot de zwakke terugstroom leidt een sterke terugstroom tot meer ijs in de Barentszzee, legt hij uit, aangezien een groot volume van het warme Atlantische water onmiddellijk uit de Barentszzee wordt afgevoerd voordat het het zee-ijs kan bereiken en beïnvloeden.

Het is dus niet alleen belangrijk om het volume warm Atlantisch water dat de Barentszzee binnenstroomt te bepalen, maar ook hoeveel daarvan onmiddellijk weer verlaat. Dit is het precieze volume dat sinds 1979 gestaag afneemt. De simulatie toont bijvoorbeeld aan dat hoewel het volume Atlantisch water dat weer uitstroomt van jaar tot jaar sterk varieert, de terugstroom algeheel merkbaar verzwakt, waardoor er meer warm water het zee-ijs bereikt.

In de simulatie is de terugstroom sinds 1979 al ongeveer gehalveerd. Deze ontwikkeling draagt bij aan het versnelde verlies van zee-ijs in de Barentszzee. Terwijl het volume warm Atlantisch water dat de Barentszzee in de winter verlaat in de loop van de tijd is afgenomen, is er geen merkbare trend in de instroom. Echter, de temperatuurfluctuaties en de algemene opwarming van de instroom weerspiegelen zich ook in de terugstroom.

“In het model is de instroom in de winter consistent warmer en stabieler dan de terugstroom, die iets koeler maar veel variabeler is.” Het feit dat de temperaturen van beide stromingen met elkaar lijken verbonden, hoewel de volumes van het instromende en uitstromende water, maar niet het volume van het instromende en terugstromende water, wijst op een permanente terugstroom, evenals op onafhankelijke (atmosferische) drijfmechanismen in de Barentszzee die de instroom en terugstroom besturen.

Bijvoorbeeld, de sterkte van de instroom van Atlantisch water is grotendeels gebonden aan het grootschalige windpatroon van de Noord-Atlantische Oscillatie, terwijl de terugstroom zwaar lijkt te afhankelijk te zijn van lokale weersystemen boven Spitsbergen.

“Onze studie kan dienen als startpunt voor het identificeren van de processen die cruciaal zijn voor het aandrijven van de terugstroom in de Barentszzee,” concludeert Finn Heukamp. “Voor het eerst werpen we licht op een eerder verwaarloosd mechanisme in het oceanische Arctische systeem dat rechtstreeks invloed heeft op de omvang van het zee-ijs.” Dit is van groot belang voor klimaatmodellen en biedt belangrijke impulsen voor nauwkeurigere projecties van de ontwikkeling van klimaatverandering in het Arctische gebied in de toekomst.