Als je een (zeer) diep gat zou graven dat door het centrum van de aarde ging en doorging naar de andere kant van de planeet, waar zou je dan uitkomen?

Tenzij je begint te graven vanaf een handvol locaties op de planeet, is de kans groot dat de antipoden - of het tegenovergestelde punt op aarde ten opzichte van waar je nu bent - in de oceaan zullen zijn.

Hoewel dit in eerste instantie misschien verrassend is, is het niet echt wanneer je je realiseert dat land slechts 29 procent van het aardoppervlak beslaat, en zelfs dan is het niet gelijkmatig verdeeld.

Dus hoeveel water is er eigenlijk op de planeet - in vloeibare, vaste en gasvorm? En waarom lopen we het gevaar dat de zee een deel van het land van de aarde terugwint, oftewel een stijgende zeespiegel?

Water, water, overal

Er is naar schatting meer dan 1 miljard kubieke kilometer water op de planeet, ofwel 1.386.000.000 km ³ precies zijn. Dit omvat al het water in de oceaan (ongeveer 97 procent) en de totale hoeveelheid water in ijskappen, gletsjers en sneeuw (1,74 procent) en in grondwater (1,69 procent, waarvan meer dan de helft zout en veel ervan is ontoegankelijk).

Het toegankelijke zoete water waarop we vertrouwen om te drinken en te irrigeren - van rivieren, meren, dammen, watervoerende lagen, de atmosfeer en smeltende gletsjers - is slechts een klein deel van het totale zoete water in de wereld - of 0,4 procent. De rest van 's werelds zoete water - of 2,5 procent van 's werelds totale water - zit opgesloten in gletsjers, poolijskappen of ondergronds in watervoerende lagen.

Het is deels de verhouding tussen vloeibare en vaste vorm van water op een bepaald moment - met name water in de oceanen versus dat in ijskappen en gletsjers - die bepaalt hoe hoog onze zeeën boven het continentale plat van een landmassa uitkomen.

Klimaatwetenschapper en oceanograaf professor John Church zegt dat smeltend ijs en ijskoud water deel uitmaken van een lang patroon van opwarming en afkoeling van de planeet dat miljoenen jaren teruggaat.

Een korte geschiedenis van de zeespiegel

"Het zeeniveau is in de loop van de geschiedenis gevarieerd - van de vorming van de supercontinenten van de aarde zoals Pangea en Gondwanaland tot de huidige tijd", zegt hij.

"In de afgelopen miljoen jaar is de zeespiegel in een cyclus van 100.000 jaar veranderd door meer dan 100 meter te stijgen en te dalen. De laatste interglaciale periode - met andere woorden, de laatste warme periode voorafgaand aan de huidige warme periode - was ongeveer 129.000-116.000 jaar geleden.

"Toen de wereld afkoelde en zich bewoog naar wat we het Laatste Glaciale Maximum 23.000-19.000 jaar geleden noemen, daalde de zeespiegel tot meer dan 120 meter onder de huidige zeespiegel. En toen het klimaat weer opwarmde, steeg de zeespiegel snel met een gemiddelde snelheid van meer dan 1 meter per eeuw gedurende vele millennia en pieksnelheden van meer dan vier meter per eeuw."

Dat was tot ongeveer 8000 jaar geleden, toen de snelheid van de zeespiegelstijging afnam tot het punt dat het millennia, in plaats van eeuwen, duurde om een ​​paar meter te stijgen. In de afgelopen 2000 jaar vertraagde de zeespiegelstijging vrijwel tot stilstand - met slechts fracties van millimeters per jaar gedurende deze periode, zegt prof. Church.

"Dat begon te veranderen in de 19e eeuw toen zeespiegelmetingen aantoonden dat de zeespiegel sneller begon te stijgen, in de 19e eeuw versnelde en vandaag de dag nog steeds sneller gaat."

In feite is de zeespiegelstijging in het grootste deel van de 20e eeuw met meer dan 150 procent gestegen van 1,4 mm per jaar tot 3,6 mm per jaar van 2006 tot 2015. Dit is de snelste versnelling van de zeespiegelstijging in zes millennia.

Wat heeft deze versnelling veroorzaakt?

Hoewel een veranderend klimaat in de geschiedenis van de aarde altijd deel uitmaakte van een natuurlijke cyclus, is de versnelde opwarming en de daaropvolgende stijging van de zeespiegel gestimuleerd door een door de mens veroorzaakte stijging van kooldioxide in de atmosfeer (en andere broeikasgassen). De koolstofemissies die teruggaan tot de industriële revolutie in het begin van de 19e eeuw hebben bijgedragen aan het broeikaseffect door warmte van de zon vast te houden die anders terug in de ruimte zou zijn gereflecteerd.

"Het is aangetoond dat opwarming door de uitstoot van broeikasgassen een dominant effect heeft gehad op de zeespiegelstijging in de tweede helft van de 20e eeuw, en hoogstwaarschijnlijk ook in de eerste helft", zegt prof. Church.

Wat velen zich echter misschien niet realiseren, is dat smeltende ijskappen aan de polen van de planeet niet de enige oorzaak zijn van versnelde zeespiegelstijging tot nu toe. Prof. Church zegt dat het echte gevaar van smeltende ijskappen in de 21e eeuw steeds belangrijker zal worden, vooral in de tweede helft. Drie andere coureurs zullen ook een belangrijke rol spelen.

"Thermische uitzetting van de oceaan is een van de grootste afzonderlijke componenten die de afgelopen decennia tot zeespiegelstijging hebben geleid, wat verantwoordelijk is voor een derde van de zeespiegelstijging tot nu toe", zegt prof. Church.

Dit heeft betrekking op de fysieke basiseigenschappen van H₂ O - als water opwarmt, worden de atomen en elektronen in de watermoleculen opgewonden en bewegen ze zodat ze meer ruimte innemen. In kleine hoeveelheden is het extra volume moeilijk waar te nemen, aangezien water slechts een paar graden opwarmt. Maar als je dit opschaalt naar een onvoorstelbaar aantal watermoleculen in de oceaan, vormen de kleine uitzettingen iets dat we kunnen zien.

Een andere belangrijke oorzaak is het massaverlies van gletsjers, die grote ijsmassa's zijn naast de enorme ijskappen van Groenland en Antarctica.

"Smelten of massaverlies door gletsjers zou op de langere termijn de oorzaak kunnen zijn van 40 cm zeespiegelstijging", zegt prof. Church. "De gletsjers waar ik het hier over heb, bevinden zich in plaatsen zoals de Himalaya, Alaska, Patagonië in het bijzonder, en de gletsjers aan de rand van de Groenlandse ijskap."

Een laatste invloed op het zeeniveau, hoewel erkend als een kleinere bijdrage, is de uitwisseling van water tussen het land en de oceaan.

"We halen water uit aquifers voor irrigatie dat ofwel verdampt in de atmosfeer om terug te vallen op het land of in de oceaan als regen, of het kan wegvloeien in oceanen of rivieren of dammen. Dit wordt gedeeltelijk gecompenseerd door de opslag van water in reservoirs. Maar deze effecten zijn lang niet zo dominant als thermische uitzetting en het smelten van gletsjers over decennia, of het smelten van de ijskappen op de langere termijn."

Projecties op zeeniveau

Een manier om te meten hoe smeltende ijskappen en gletsjers de zeespiegel kunnen beïnvloeden, is door hun zeespiegelpotentieel te meten.

"De ijskappen op Antarctica en Groenland hebben een gecombineerd volume van meer dan 60 meter zeeniveau-equivalent", zegt prof. Church.

"Water in gletsjers bevat ondertussen ongeveer 40 centimeter zeeniveau-equivalent, en er is een totaal van een paar centimeter in de atmosfeer."

Maar als de opwarming van de aarde onverminderd doorgaat, zelfs als een klein deel van het ijs van gletsjers en ijskappen zou smelten, zou dit potentieel verwoestende gevolgen kunnen hebben voor de menselijke en dierlijke populatie van de planeet.

"Als we geen mitigerende maatregelen nemen om onze CO2-uitstoot te beteugelen, dan heb je het tegen 2100 over een stijging tot een meter, of misschien meer als er een snelle bijdrage van Antarctica is, en een aanhoudende snelle stijging van Maar als we belangrijke mitigerende maatregelen nemen, kunnen we de stijging tegen het einde van de eeuw beperken tot 50 of 60 cm en een veel langzamer tempo van de aanhoudende stijging.

"We kunnen niet alle zeespiegelstijging stoppen. Zelfs met mitigatie zullen de opwarming van de oceanen en het verlies van massa door gletsjers en ijskappen decennia en zelfs eeuwen bijdragen aan de zeespiegelstijging."

Met andere woorden, zelfs als we ons houden aan de Overeenkomst van Parijs om te voorkomen dat de temperatuur boven 1,5 oC stijgt - een prestatie waarvan de meeste klimaatwetenschappers het eens zijn dat het een uitdaging is maar nog niet onmogelijk te bereiken - zal naar verwachting nog steeds de zeespiegel stijgen tot ongeveer 50 cm door 2100.

Hoe zou dit eruit zien?

"Er zouden veel meer kustoverstromingen zijn, en niet alleen aan de kust, maar ook langs de estuaria. En we hebben al gezien dat in Australië aan de oostkust en de westkust in de 20e eeuw de frequentie van hoge zeespiegel evenementen is met een factor drie toegenomen.

"Dus wat eens in de 30 jaar was, is nu een eens in de 10 jaar evenement. En die impact wordt over de hele wereld gevoeld. En die impact zal in de 21e eeuw alleen maar erger worden."

De vuistregel is dat voor elke 10 cm stijging van de zeespiegel, je de frequentie van deze overstromingen in 100 jaar aan de kust met een factor drie verhoogt, zegt prof. Church. Natuurlijk zal de markering van het hoge zeeniveau, die je zou kunnen zien op plaatsen als de haven van Sydney, hoger zijn.

"Het gemiddelde zeeniveau zal hoger zijn, wat betekent dat vloed hoger zal zijn, evenals eb. En zelfs zonder een stormvloed in de toekomst, kun je kustoverstromingen krijgen omdat de zeespiegel om te beginnen hoger is.

"Dus gebeurtenissen zoals de storm in Collaroy Beach in 2016 zullen leiden tot meer kusterosie."

Maar als de temperaturen niet ruim onder de twee graden worden gehouden, bestaat het gevaar dat het smelten van ijskappen een point of no return passeert.

"Als we de komende decennia een opwarming van meer dan 2 graden Celsius hebben, kunnen we tegen 2100 bijna een meter zeespiegelstijging verwachten. En in de komende eeuwen, enkele meters van het smelten van de ijskappen in Groenland alleen.

"Het probleem is dat temperaturen drempels overschrijden waar we dit proces niet langer kunnen stoppen, wat leidt tot vele meters zeespiegelstijging. Het is erg moeilijk om de temperatuur te verlagen, en als we eenmaal een bepaald niveau hebben bereikt, kunnen we ze misschien stabiliseren, maar om ze neer te halen kost tijd."

Denkt prof. Church dat we die drempel hebben overschreden? "Waarschijnlijk nog niet voor Groenland, maar ik denk niet dat we ondubbelzinnig kunnen zeggen dat we die drempel niet hebben overschreden of dat Groenland geen significante bijdrage zal leveren aan de zeespiegelstijging.

"Op dezelfde manier naderen we voor Antarctica op zijn minst drempels die zullen leiden tot aanhoudend verval van de ijskap en extra meters zeespiegelstijging. Maar we begrijpen Antarctica niet goed genoeg om precies te zeggen wat de drempels zijn en in welk tempo de zeespiegel zal de komende eeuwen stijgen."

Als een zeespiegelstijging onvermijdelijk is, wat kunnen we dan doen?

Prof. Church zegt dat er drie manieren zijn om met zeespiegelstijging om te gaan, naast belangrijke beleidsgestuurde initiatieven om de uitstoot te beteugelen.

"We kunnen de kustlijn beschermen door fysieke barrières te bouwen", zegt hij. "Delen van Nederland liggen onder zeeniveau en worden beschermd door dijken. Londen heeft de Thames-barrière die £ 100 miljoen aan infrastructuur beschermt tegen stormvloeden, en Rotterdam heeft een vergelijkbare barrière. Maar dit is te duur om overal te doen."

Een tweede methode om met de stijgende zeeën om te gaan is om je eraan aan te passen door infrastructuur op palen te bouwen of door buitenvoorzieningen zoals sportvelden aan te wijzen voor laaggelegen gebieden, zodat overstromingen geen enorme schade aan hen zullen toebrengen.

"Of we kunnen ons gewoon terugtrekken van de kustlijn. En we zullen alle drie deze dingen in verschillende delen van de wereld doen. In feite doen we ze alle drie", zegt prof. Church.

"Als we er niet in slagen onze uitstoot adequaat te verminderen, zal terugtrekking de belangrijkste aanpassingsmethode zijn voor veel delen van de wereld, wat resulteert in het verlaten van grote stukken waardevol kustland en het verdrijven van honderden miljoenen mensen."