Milieu

Gletsjers Alaska smelten honderdmaal sneller dan gedacht

Door een oude technologie op een nieuwe manier te gebruiken konden wetenschappers bestuderen hoe gletsjers in getijdewateren van onderaf smelten. Hun resultaten waren schokkend.maandag 29 juli 2019

Door Jenny Howard
Gletsjers die in zee uitmonden, zoals deze in Alaska, smelten onder het wateroppervlak honderdmaal sneller af dan tot nu toe op basis van theoretische modellen werd aangenomen.

Dankzij een nieuwe meetmethode waarmee kon worden vastgesteld hoe snel gletsjers onder het wateroppervlak afsmelten, kwamen onderzoekers tot een verbluffende conclusie: op sommige plekken smelten gletsjers honderdmaal sneller af dan tot nu toe werd aangenomen.

Het nieuwe onderzoek werd uitgevoerd door een team van oceanografen en glaciologen en verscheen vorige week in het tijdschrift Science. De studie leverde weer een nieuwe laag van inzichten op in het afsmelten van gletsjers in getijdewateren – gletsjers die in zee uitmonden – en in de dynamische processen die ze vertonen.

“Ze hebben feitelijk ontdekt dat het afsmelten opmerkelijk anders verloopt dan werd voorspeld in modellen die we tot nu toe hanteerden,” zegt Twila Moon, een glaciologe van het National Snow and Ice Data Center (NSIDC) van de University of Colorado-Boulder die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken.

Het afkalven en afsmelten van gletsjers is voor een deel een natuurlijk proces dat zich elk jaar tijdens de overgangsperiode van de winter naar de zomer en ook gedurende de zomer zelf afspeelt. Maar in een opwarmende wereld smelten gletsjers overal op aarde sneller af dan voorheen, ook onder het wateroppervlak.

Het front van een gletsjer kan tot vele tientallen meters onder water doorlopen, aldus Ellyn Enderlin, een glaciologe van de Boise State University die niet bij de nieuwe studie was betrokken. Uit het feit dat de experts een hoger tempo van onderzeese afsmelting zagen, kan worden opgemaakt dat “gletsjers veel gevoeliger zijn voor veranderingen in zeewatertemperatuur dan we tot nu toe dachten.” Een beter inzicht in het afsmeltingsproces en het berekenen van de hoeveelheid ijs die smelt, zijn van cruciaal belang voor voorbereidingen op de verwachte wereldwijde stijging van de zeespiegel.

“We zijn enorm opgetogen dat we dit überhaupt konden meten,” zegt hoofdauteur David Sutherland, oceanograaf aan de University of Oregon. “We wisten niet zeker of het zou lukken.”

Het gedurende lange tijd in de gaten houden van specifieke gletsjers kan onderzoekers (en in dit geval ook scholieren) een idee geven van het tempo waarin deze ijsmassa’s als gevolg van de klimaatverandering afsmelten. Leerlingen van de Petersburg High School bij de LeConte Bay begonnen al in 1983 met het verzamelen van gegevens over de locatie van gletsjerfronten. Uit die gegevens bleek hoe sterk de gletsjers zich in de loop der jaren hadden teruggetrokken, wat de aandacht trok van wetenschappers van de University of Alaska Southeast, die meer inzicht wilden krijgen in de omstandigheden waaronder de gletsjers smolten.

Ijsmetingen

De LeConte-gletsjer was een ideaal onderzoeksobject, want voor een gletsjer die in zee uitmondt, is deze ijsmassa goed bereikbaar, zegt Sutherland. Maar omdat het om een zo complex systeem gaat, moesten gegevens op meerdere onderzoeksgebieden tegelijkertijd door teams van oceanografen en glaciologen worden verzameld.

Voor het berekenen van het tempo waarin een gletsjer afsmelt, is wel wat meer nodig dan wanneer je meet hoe snel een klontje ijs in een glas water smelt. Bij een gletsjer moet je weten hoe snel de ijsmassa het water van het fjord in schuift en welke gedeelten afsmelten en afbreken (afkalven).

“In mijn hoofd en op papier zag het er vrij simpel uit,” lacht Sutherland. Maar zelfs op een kalme dag is het niet eenvoudig om in een klein schip het gletsjerfront van de LeConte-gletsjer te naderen en te onderzoeken. Aan boord van hun onderzoeksschip MV Stellar werkten de wetenschappers dag en nacht, waarbij ze elkaar in ploegendiensten van twaalf uur aflosten.

Op de bergkammen boven de gletsjers kwamen sneeuwgeiten een kijkje nemen, terwijl walvissen de baai bezochten en zeevogels er een bad namen. “Soms hoop je op beter weer, maar het was een ongelooflijke plek om te werken,” zegt Sutherland.

Vanaf hun 24 meter lange schip voerden de oceanografen onderwatermetingen met sonar uit, zoals dat ook wordt gedaan bij het opmeten van de oceaanbodem. Maar in plaats van de sonar op de zeebodem te richten richtten ze de geluidgolven in een hoek op de ijsmassa, zodat ze een 3D-afbeelding van het gletsjerfront onder het wateroppervlak konden maken.

Om hun berekeningen te verfijnen, wilden de oceanografen weten hoe snel de geluidsgolven zich door het zeewater van het fjord verplaatsten. Ook andere ‘basismetingen’ van de eigenschappen van het zeewater, zoals zoutgehalte en temperatuur, waren volgens Sutherland nodig. Het was volgens hem soms spannend om de extreem dure apparatuur over de reling van het schip in het water te laten zakken.

De wetenschappers herhaalden hun metingen gedurende twee zomers, waarbij ze op elke expeditie meerdere onderwaterscans maakten.

“Het was niet eenvoudig om het hele gletsjerfront te scannen, en dat in twee verschillende zomers,” zegt Eric Rignot, een glacioloog van de University of California in Irvine die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken.

Als er te veel ijs voor het gletsjerfront drijft, “kan het schip de ijsmuur niet bereiken,” legt Rignot uit. Dat betekende dat het schip zich soms overhaast van het front moest terugtrekken, waarbij de wetenschappers hoopten dat de instrumenten niet losraakten en in de diepte verdwenen.

Tegelijkertijd kampeerde een team van glaciologen op een bergrichel boven de gletsjer. Daar “verzorgden” ze een kwetsbaar radarstation waarmee de natuurlijke voortbeweging van de gletsjer werd gemeten. Met behulp van timelapse-opnamen kon worden bepaald hoe snel de ijsmassa naar de oceaan schoof, vertelt Jason Amundson, glacioloog aan de University of Alaska Southeast en een van de auteurs van de nieuwe studie.

IJs dat bij het front van een gletsjer is aangekomen, verplaatst zich steeds sneller richting de zee, waar het afbreekt, zegt Moon. Ze vergelijkt de verplaatsing van het ijs met het leegknijpen van een tube tandpasta: de tandpasta die de opening van de tube heeft bereikt, wordt niet meer geblokkeerd door andere tandpasta en komt sneller naar buiten. In de buurt van het gletsjerfront glijdt het ijs met een snelheid van zo’n twintig meter per dag voort; kennis van deze snelheid is van cruciaal belang voor het berekenen van het afsmeltingstempo.

Uit de gegevens konden de onderzoekers het afsmeltingstempo voor het onder de zeespiegel gelegen gedeelte van de gletsjer afleiden, en dat tempo bleek honderdmaal hoger te liggen dan ze hadden verwacht. Volgens Rignot was al twintig tot dertig jaar gebruik gemaakt van een model waarvan men vermoedde dat het niet erg nauwkeurig was.

Bij het afsmelten van gletsjers die in zee uitmonden, spelen zich meerdere processen af. Vandaar dat de wetenschappers het raadsel van de afsmelting vanuit verschillende gezichtspunten benaderden. Als een groot blok ijs in een badkuip ligt en er gebeurt verder niets, zou het gewoon smelten in een normaal tempo.

Maar een wolk van zoet smeltwater dat afkomstig is van het oppervlak van de gletsjer, stroomt de baai in en wervelt daar tegen het gletsjerfront aan. Zoet water heeft een lagere dichtheid dan zout water en gaat daardoor op het zoute zeewater drijven, op een grensvlak waar het water het gletsjerfront erodeert.

Afgezien daarvan smelt ijs over het gehele gletsjerfront af door het contact met het relatief warmere zeewater. Volgens Sutherland was de nieuwe methode zo bijzonder omdat de onderzoekers daarmee precies konden bepalen op welke plekken en tijdstippen het afsmeltingstempo het hoogst was.

“Een aanzienlijke hoeveelheid van het ijs dat de oceaan in wordt geduwd, smelt af door het contact met het zeewater (...), zodat de gletsjer daardoor uiteindelijk veel massa verliest,” zegt Enderlin.

“Een vrij groot gedeelte van het ijs dat in zee schuift, smelt in het warmere zeewater,” zegt ook Amundson.

Ze berekenden dat het onder water gelegen gedeelte van de gletsjer gedurende de maand mei met ongeveer anderhalve meter per dag afsmelt, terwijl het ijs in augustus soms met wel vijf meter per dag smelt. Later in de zomer neemt het afsmeltingstempo onder water toe door het warmere zeewater. Met een temperatuur van gemiddeld zo’n zes graden Celsius is het water van de LeConte Bay warm vergeleken met andere noordse baaien en fjorden in de wereld.

Hoe zit het met andere gletsjers?

Het succes van de nieuwe methode “opent voor onderzoekers de mogelijkheid om dit overal ter wereld te doen,” zegt Sutherland. De inzichten in de afsmelting van de LeConte-gletsjer in Alaska zouden gebruikt kunnen worden bij het bestuderen van gletsjers in Groenland en op de Zuidpool. “Deze onderzeese afsmelting van gletsjers vindt waarschijnlijk overal plaats,” zegt Enderlin.

Slechts 50 van de naar schatting 100.000 gletsjers in Alaska monden in zee uit, maar enkele ervan behoren wel tot de grootste in de regio. Deze “gletsjers kunnen veel sneller veranderen dan valleigletsjers, gezien de processen die zich op de grens met het zeewater afspelen,” zegt Amundson.

Op Groenland ligt een reusachtige ijskap met circa tweehonderd gletsjers die in zee uitmonden, maar de kustwateren rondom het eiland zijn veel kouder vergeleken met dat van de LeConte Bay.

De ijsmassa’s van Alaska smelten vooral aan de oppervlakte omdat er in de regio zo weinig gletsjers in zee uitmonden, zegt Rignot. Op Groenland smelt het ijs aan de oppervlakte af en ook op de grens met het zeewater in het geval dat gletsjers in zee uitmonden. Maar op de Zuidpool smelt het ijs uitsluitend door contact met zeewater, dus is een beter begrip van deze processen in Alaska van groot belang.

Als je de thermostaat van de planeet hoger zet, zoals door de klimaatverandering gebeurt, verhoog je daarmee de water- en luchttemperatuur op aarde, wat volgens Sutherland zeker tot meer afsmelting zal leiden. Maar het zal lastig zijn om dat proces te onderscheiden van natuurlijke oorzaken van afsmelting.

“Deze waarnemingen tonen vrij duidelijk dat we dingen over het hoofd zien,” zegt Moon. “Het is een oproep” om meer onderzoek te doen naar de precieze werking van deze systemen.

Gelukkig hebben de wetenschappers nog enige tijd om dat uit te zoeken.

“Deze gletsjers verdwijnen niet van de ene dag op de andere (...). Ze zullen nog tientallen jaren blijven bestaan,” zegt Sutherland.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

LEES VERDER

Milieu

Het ijs op Groenland smelt viermaal sneller dan werd gedacht

Uit nieuw onderzoek komt naar voren dat Groenland mogelijk een gevaarlijk omslagpunt nadert, met grote gevolgen voor de wereldwijde stijging van de zeespiegel.

Smeltend ijs gunstig voor sommige walvissoorten – voorlopig

<em>Nu het pakijs op de Noordpool smelt, verdwijnen ook de algen die erin leven. Zij vormen de basis van een uitgebreide voedselketen, die zich uitstrekt van plankton tot walvissen.</em>
Klimaatverandering

Klimaatverandering

Lees meer