Onderzoek naar computermodellering onthult de veranderende geschiedenis van een wereldwijde ijskap

In het verleden bedekte een enorm ijskap Canada en stroomde het naar beneden over een groot deel van het noorden van de Verenigde Staten, zoals glazuur dat over de zijkant van een cake loopt. Dit gebeurde tussen de 19.000 en 26.000 jaar geleden. Het ijskap reikte helemaal naar het zuiden tot het huidige Pennsylvania, Ohio, Indiana, Michigan en Wisconsin.

De belangrijkste vraag is wat er met het land gebeurde toen dat ijskap smolt. Dit heeft invloed op de huidige zeespiegelstijging en de verzakking van het land. Ph.D.-kandidaat Karen Williams begon met computermodellering om de veranderingen op aarde na het smelten van het ijs te onderzoeken. Samen met haar adviseur, universitair hoofddocent D. Sarah Stamps van de afdeling Aardwetenschappen, en haar collega’s Daniele Melini van het Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia in Italië en Giorgio Spada van het Dipartimento di Fisica e Astronomia aan de Universiteit van Bologna, publiceerden ze onlangs hun resultaten in het Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

Wat ze ontdekten: stijgingen en dalingen

Williams gebruikte computationele modellering om de impact van het smelten van het Laurentide-ijskap op de huidige verticale landbewegingen te beoordelen. Ze testte verschillende aannames over hoe het smelten van het ijskap de aarde, de oceanen en het zwaartekrachtveld beïnvloedde. De wetenschappelijke term voor hoe de vaste aarde op dit smelten reageert is “glaciaal isostatisch aanpassingsproces.” Door bijna 130.000 computermodellen te simuleren, verkenden ze hoe hun resultaten afhankelijk zijn van de interne structuur van de aarde.

“We zien een algemeen patroon van dalende bewegingen (wat leidt tot een relatieve zeespiegelstijging) in het oosten van de Verenigde Staten,” zeiden de auteurs. In het oosten van Canada was het tegenovergestelde waar: stijgende bewegingen veroorzaakten een verlaging van de relatieve zeespiegel.

Waarom land stijgt of zakt

De redenen voor de verzakking van het land worden duidelijker als je kijkt naar wat de modellen suggereren in vergelijking met wat er vandaag gebeurt. Williams legt uit: “Door nauwkeurigere modelramingen te krijgen van wat bijdraagt aan het stijgen of zinken van het land, kunnen we gebieden identificeren die lokale verticale verplaatsingen ondergaan, aangedreven door natuurlijke en/of antropogene bronnen, zoals overmatige grondwateronttrekking in de Golf van Mexico of de Chesapeake Bay.”

Bijvoorbeeld, Stamps merkte op: “Een van de grootste verschillen tussen de gemodelleerde invloed van glaciaal isostatisch aanpassingsproces en observaties doet zich voor op plaatsen waar bekend is dat er grondwater wordt onttrokken, zoals in Houston, Texas.”

Gemeenschappen helpen plannen

De resultaten van de studie zullen helpen bij het genereren van kaarten voor onderzoekers die beslissingen over aquiferbeheer begeleiden, aldus Williams. Uiteindelijk zal het onderzoek worden opgenomen in een uitgebreid rapport voor de U.S. Geological Survey, dat belanghebbenden in het Chesapeake Bay-gebied zal helpen om de financiële, ecologische en sociale effecten van de zeespiegelstijging beter te begrijpen.

“Met de verbeterde schattingen van verticale verplaatsing, aangedreven door glaciaal isostatisch aanpassingsproces,” zei Williams, “kunnen we landverzakking en veranderingen in de relatieve zeespiegel beter voorspellen, wat zal helpen bij het aanpakken van de gevolgen van hedendaagse kustgevaar.”