Nieuwe manier om Antarctische sneeuwval te meten helpt bij voorspellen voortbestaan ijskap

Een nieuwe satelliet ontdekte iets verrassends: atmosferische damprivieren kunnen enorme hoeveelheden sneeuw in Antarctica dumpen. Nu kunnen we dit proces op de voet volgen.

Gepubliceerd 5 mrt. 2021 12:03 CET
Door een nieuwe methode om het ijs op Antarctica te bestuderen vanuit de ruimte krijgen wetenschappers ...

Door een nieuwe methode om het ijs op Antarctica te bestuderen vanuit de ruimte krijgen wetenschappers een precies beeld van de sneeuwval op het continent. Hier is Livingstone Island te zien, dat voor de kust van Antarctica ligt.

Foto van Wolfgang Kaehler, LightRocket/Getty Images

Met behulp van een nieuwe manier om het weer op Antarctica te volgen, niet vanaf de aarde maar vanuit de ruimte, wordt een verschijnsel zichtbaar dat kan bijdragen aan de bepaling van de snelheid waarmee de enorme ijskap smelt in een opwarmende wereld.

Het onderzoek, waarover onlangs een artikel verscheen in wetenschappelijk vaktijdschrift Geophysical Research Letters, richt zich op ‘atmosferische rivieren.’ Dit zijn enorme luchtstromen vol waterdamp die zich boven de tropische en subtropische oceanen vormen en vervolgens door de winden rond onze planeet worden meegenomen om soms te zorgen voor immense hoeveelheden regen of sneeuw. Een beroemde atmosferische rivier is bijvoorbeeld de zogenaamde Pineapple Express, die verantwoordelijk is voor een groot deel van de watertoevoer voor de westkust van de Verenigde Staten. 

Met behulp van gegevens van de ICESat-2 (Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2) van de NASA, die sinds eind 2018 rondjes rond de aarde draait, ontdekte een onderzoeksteam dat atmosferische rivieren een belangrijke rol speelden in de neerslag, met name de sneeuwval, in West-Antarctica in 2019. Deze neerslag vult de massa van de snel slinkende ijskap aan. Aangezien er door het opwarmende zeewater in de toekomst steeds grotere en langduriger atmosferische rivieren richting Antarctica stromen, wijst dit onderzoek op een relatief onbekend en onbegrepen proces waardoor het afsmelten van de ijskap zou kunnen vertragen - of juist versnellen, afhankelijk van de timing van de winden.

‘Alleen al op grond van de ICESat-2-data uit de eerste paar maanden ontdekten we deze enorme toename in de hoeveelheid gevallen sneeuw’, vertelt Susheel Adusumilli die promotieonderzoek doet aan het Scripps Institution of Oceanography van de University of California in San Diego. De toename viel samen met de aanwezigheid van atmosferische rivieren boven het gebied. “Dat was een complete verrassing.”

Sneeuwstormen spotten vanuit de ruimte

Antarctica raakt ruim honderd miljard ton ijs per jaar kwijt doordat gletsjers in zee stromen en grote ijsbergen van de ijskap afbreken. Onlangs nog brak een ijsschots van bijna twee keer de oppervlakte van Texel af van een ijsplateau op Antarctica.

Het ijs verdwijnt steeds sneller doordat warm water uit de diepte van de oceaan naar de oppervlakte komt en de drijvende ijskappen van het continent van onderaf laat smelten. Daardoor stromen de gletsjers die door het ijs worden tegengehouden sneller de zee in, een effect dat waarschijnlijk steeds sneller zal gaan door de klimaatverandering. Maar op Antarctica vallen ieder jaar ook miljarden tonnen aan sneeuw. Deze verse sneeuw raakt uiteindelijk bedolven en wordt samengeperst tot nieuw ijs. Dit verschijnsel compenseert het effect van het verdwijnen van het ijs.

Het getouwtrek tussen het afsmelten van het ijs en de nieuwe aanvoer ervan zal uiteindelijk bepalen hoe snel de Antarctische ijskap, de grootste ijskap op aarde, slinkt in een steeds warmer wordende wereld. Dat is medebepalend voor de stijging van de zeespiegel. Maar het is zeer lastig om te bepalen hoeveel sneeuw er valt op Antarctica; er zijn onvoldoende weerstations en waarnemers.

Onderzoekers kunnen de ontbrekende meteorologische kennis nu aanvullen met behulp van ICESat-2. De satelliet, die zich in een baan bevindt die over de aardpolen gaat, meet de hoogte van de ijskappen met een tot nog toe ongekende precisie (tot op de dikte van een potlood). Daarvoor schiet de sonde laserlicht in pulsen naar het aardoppervlak, en meet hoe lang het duurt voordat de individuele fotonen weer terug zijn bij de satelliet.

Omdat de satelliet elke paar maanden dezelfde route aflegt over de ijskappen, kan ICESat-2 meten wanneer de ijshoogte in een bepaald gebied verandert door een grote sneeuwstorm of smeltgebeurtenis.

‘We bedachten dat het fantastisch zou zijn om met de zeer precieze ICESat-2 de grote variaties in sneeuwval die optreden te meten,’ vertelt Adusumilli.

Voor het nieuwe onderzoek bekeken hij en zijn collega's enkele van de vroegste data die de satelliet verzamelde, tussen april 2019 en juni 2020. De onderzoekers ontdekten dat de West-Antarctische ijskap tussen mei en oktober 2019 (de plaatselijke winter) enorm in hoogte toenam. Aan de hand van een modeltechniek die ‘heranalyse’ wordt genoemd en waarmee een ‘achteruitblik’ van het weer in het verleden kan worden geproduceerd, ontdekten ze dat 41 procent van die toename (die in bepaalde kustgebieden zo'n tweeënhalve meter bedroeg) toe te schrijven was aan korte maar heftige perioden van neerslag.

Voor 63 procent van die extreme perioden kon een verband worden gevonden met atmosferische rivieren die het continent bereikten. De onderzoekers konden deze natuurverschijnselen in hun model onderscheiden van andere buien door de hoge vochtigheidsgraad ervan. Volgens Meredith Fish, die onderzoek doet aan de Amerikaanse Rutgers University en die medeauteur was van het artikel, vormen de luchtrivieren die het laten sneeuwen op Antarctica zich iets ten noorden van de Zuidelijke Oceaan, waar het continent middenin ligt. Daarmee onderscheiden ze zich van de atmosferische rivieren die hun invloed uitoefenen in de Westkust van de VS en die ontstaan in het tropische gebied rond Hawaï.

Er zijn slechts een handvol onderzoeken gedaan naar de atmosferische rivieren boven Antarctica. Uit een analyse uit 2014 van data van een weerstation bleek dat deze in 2009 en 2011 zorgden voor aanzienlijke hoeveelheden sneeuw boven Oost-Antarctica. Een ander onderzoek toonde met behulp van modellen aan welke invloed de atmosferische rivieren hadden op het smelten van de sneeuw in West-Antarctica. (IJs en sneeuw kunnen onder invloed van atmosferische rivieren smelten wanneer de neerslag als regen naar beneden komt. Bovendien absorberen de bijbehorende lage wolken de warmte van het aardoppervlak en stralen ze die ook weer uit.)

Alleen al uit de activiteit van de atmosferische rivieren die in de nieuwe studie werd ontdekt valt af te leiden dat het belangrijk is dat Antarctica-onderzoekers dit proces bestuderen.

‘Antarctica is een woestijn. En net als alle andere woestijnen is dit gebied gevoelig voor extreme neerslag,’ vertelt onderzoeker Jonathan Wille van de Franse Université Grenoble-Alpes. Hij gaf leiding aan de eerdere studie over de invloed van atmosferische rivieren op de smelt in West-Antarctica. ‘Deze studie toont aan hoe de atmosferische rivieren kunnen zorgen voor een snelle en immense toename van de ophoping van sneeuw, naast de normale patronen van ophoping, net als ze ook kunnen zorgen voor overstromingen in woestijnen die zich niet op de polen bevinden.’  

Uit onderzoeksresultaten van Wille en zijn collega's die binnenkort bekend worden gemaakt, blijkt dat atmosferische rivieren sinds 1980 verantwoordelijk waren voor het merendeel van de periodes met extreme neerslag in Oost-Antarctica, ‘waardoor de jaarlijkse sneeuwval toenam.’ Al met al lijkt er volgens Wille tot nog toe bewijs te zijn dat de atmosferische rivieren zorgen voor een ‘netto positief effect’ voor Antarctica, wat inhoudt dat de ijskap in massa toeneemt en dat het ijsverlies door de oceaan wordt gecompenseerd.

Wildcard voor klimaatverandering

Dat zou echter anders kunnen worden. Uit klimaatmodellen blijkt dat er grotere en langduriger atmosferische rivieren boven Antarctica gaan stromen naarmate de aarde verder opwarmt. Het effect daarvan voor de ijskap is afhankelijk van de timing van dit verschijnsel.

De meeste van de atmosferische rivieren die in het nieuwe onderzoek werden ontdekt deden zich in de winter voor, waardoor zich sneeuw ophoopte. Maar de onderzoekers zagen ook atmosferische rivieren in de zomer. Van deze zomerbuien viel negentig procent samen met mogelijke smelt op de ijskap. De auteurs vermoeden dat dit te maken had met een plaatselijke opwarming door de aanwezigheid van wolken, en niet met regen. ‘De invloed van deze natuurverschijnselen is heel anders in de zomer of in de winter,’ aldus Fish.

‘We weten niet welk effect de overhand krijgt, omdat atmosferische rivieren zowel extra warmte als extra vochtigheid aanvoeren naar Antarctica. Zorgen ze er uiteindelijk voor dat het oppervlakte meer smelt en dragen ze bij aan de afbraak van de ijskap doordat er water in kleine scheurtjes loopt? Of zorgen ze voor meer extreme sneeuwval, waardoor de massa van de ijskap toeneemt?’ Voor het antwoord op die vraag “hebben we meer zeer precieze metingen nodig’, aldus Irina Gorodetskaya. Zij is onderzoeker aan het Centro de Estudos do Ambiente e do Mar van de Portugese Universidade de Aveiro en legde als eerste een verband tussen extreme sneeuwval en atmosferische rivieren in Oost-Antarctica.

Dat is ook de reden dat Adusumilli en zijn collega's doorgaan met de analyse van de ICESat-2-data die beschikbaar komen. In resultaten die nog niet zijn gepubliceerd zagen ze een ‘grote invloed van atmosferische rivieren’ op de sneeuwval in 2020, vergelijkbaar met die in 2019, vertelt hij. De onderzoekers hopen dat ze uiteindelijk een zeer gedetailleerd beeld kunnen samenstellen van de sneeuwstormen en atmosferische rivieren in heel Antarctica, waarmee modelbouwers betere voorspellingen kunnen doen.

‘Deze nieuwe dataset geeft ons een fantastische mogelijkheid om de atmosferische rivieren te monitoren en de sneeuwval te meten, terwijl die vaak het lastigst zijn waar te nemen op de ijskap,’ aldus Adusumilli.

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

 

Lees meer

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.