Wetenschap
Historische ijsberggolven bieden inzicht in de moderne klimaatverandering
Deze scène beschrijft een Heinrich-gebeurtenis, of een periode van snelle ijsbergafvoer uit de Laurentide-ijskap tijdens het laatste gletsjermaximum. Deze episoden verzwakten het systeem van oceaanstromingen dat water in de Atlantische Oceaan circuleert aanzienlijk. De Atlantic Meridional Overturning Circulation, kortweg AMOC, brengt warm oppervlaktewater naar het noorden en koud diep water naar het zuiden. Deze oceanische transportband is een belangrijk onderdeel van het mondiale klimaatsysteem en beïnvloedt mariene ecosystemen, weerpatronen en temperaturen.
Het wordt ook beschouwd als een potentieel omslagpunt in het klimaat op aarde, wat betekent dat een kleine verstoring het systeem naar een punt kan brengen waarop geen terugkeer meer mogelijk is.
"Dat is de reden waarom veel mensen zich zorgen maken over een mogelijke ineenstorting van het AMOC", zegt Yuxin Zhou, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Aardwetenschappen van UC Santa Barbara. Een verzwakt AMOC zou een mondiale impact hebben, waardoor de temperatuur op het noordelijk halfrond zou dalen en in het zuiden zou stijgen. We zouden een dramatische afkoeling zien in West-Europa en het oosten van Noord-Amerika, en veranderingen in de tropische regengordel die de Amazone en Centraal-Afrika treffen.
Zhou vergeleek de snelheid waarmee ijsbergen uit de Groenlandse ijskap kwamen met de ijsstroom tijdens Heinrich Events, de laatste keer dat het AMOC instortte. Hij ontdekte dat naarmate de ijskap van Groenland zich landinwaarts terugtrekt, het afkalven van de ijsbergen waarschijnlijk niet lang genoeg zal aanhouden om de Atlantische circulatie volledig te laten ontsporen. Dat gezegd zijnde blijven de toegenomen zoetwaterafvoer en de aanhoudende opwarming van de aarde bedreigingen voor de stabiliteit van de bloedsomloop.
De resultaten verschijnen in het tijdschrift Science .
"Ik denk dat mensen soms zo wanhopig zijn over de toekomst van het klimaat dat ze het gewoon opgeven", zei Zhou. "Deze studie zegt dat er nog steeds hoop is, en met dat in gedachten moeten we handelen."
De Noord-Atlantische Oceaan is de spil van het AMOC. Dit is waar oppervlaktewater afkoelt en naar de diepe oceaan zinkt, waardoor deze mariene transportband wordt aangedreven, die een onderdeel is van het mondiale huidige systeem. Het toevoegen van koud zoet water aan de Noord-Atlantische Oceaan kan dit proces verstoren, een beangstigend vooruitzicht voor de menselijke samenleving.
Wetenschappers hebben een aantal manieren om te voorspellen hoe het AMOC in de toekomst zal evolueren, waaronder moderne observaties, statistische analyses en computermodellen. Maar de oceaan is uitgestrekt en complex, waardoor het moeilijk is om veel van de nuances ervan in onderzoek vast te leggen.
Zhou ging terug in de geschiedenis om de meest recente periode te bestuderen waarin het AMOC ernstig verzwakt was:van 68.000 tot 16.000 jaar geleden, tijdens de laatste ijstijd. Tijdens koelere perioden zit er meer water opgesloten in ijskappen, waardoor een reservoir ontstaat waarmee de oceaan snel kan worden doorgespoeld met zoet water in de vorm van ijsbergen of afstromend water. Wetenschappers noemden deze afleveringen Heinrich Events toen ze afkomstig waren van de Laurentide-ijskap.
"Tegenwoordig bestaat het niet. Maar het bedekte vroeger Noord-Noord-Amerika en was kilometers dik in New York City", zei Zhou.
Door deze Heinrich-gebeurtenissen te vergelijken met het huidige smelten in Groenland kon Zhou voorspellen hoe de huidige trends het AMOC in de toekomst zouden kunnen veranderen. IJsbergen brengen meer sediment naar zee dan water of wind, een kenmerk dat geoloog Hartmut Heinrich opmerkte in zeebodemkernen in de Noord-Atlantische Oceaan.
Om te schatten hoeveel ijs bij elke Heinrich-gebeurtenis vrijkwam, analyseerde Yuxin de hoeveelheid thorium-230 die in deze sedimenten werd aangetroffen. Dit radioactieve element wordt gevormd door het verval van natuurlijk voorkomend uranium in zeewater. In tegenstelling tot uranium lost thorium niet goed op in water, waardoor het neerslaat op deeltjes in de waterkolom. Omdat thorium-230 met een constante snelheid wordt geproduceerd, verdunt een grotere sedimentflux de concentratie ervan. Omgekeerd werken:minder thorium betekent dat er meer sediment naar beneden regent, gedragen door meer ijsbergen.
Hoewel deze techniek al eerder is gebruikt, is Zhou de eerste die de smeltsnelheid van ijsbergen tijdens Heinrich Events vergelijkt met de huidige trends en projecties voor de ijskap van Groenland. Zhou ontdekte dat de voorspelde ijsuitstroom van Groenland vergelijkbaar is met die van een Heinrich-evenement in het middensegment. En wat zijn de effecten van een Heinrich Event uit het middensegment?
'Dramatisch', antwoordde Zhou. "Het kan slecht zijn."
“Dit is verrassend en mensen zouden zich zorgen moeten maken. Maar – en dit is een grote ‘maar’ – tijdens Heinrich Events was het AMOC al enigszins verzwakt voordat alle ijsbergen binnenkwamen,” zei hij. "Daarentegen is de circulatie momenteel erg krachtig." Dit verschil in begintoestand is reden tot enige opluchting.
Heinrich Events duurden ook tientallen tot honderden jaren. Daarentegen begon de industriële revolutie pas rond het einde van de 18e eeuw, terwijl de CO2-uitstoot veel later toenam. "Het is mogelijk dat we het simpelweg niet lang genoeg hebben verprutst om het AMOC echt in de war te brengen," merkte Zhou op.
Er zit nog een nuance in het verhaal. Niet alle smeltingen hebben hetzelfde effect op de Atlantische circulatie. Zoetwater dat vrijkomt als ijsbergen heeft een veel grotere impact op het AMOC dan het afstromende water, dat vrijkomt na het smelten op land. IJsbergen kunnen het omringende zeewater afkoelen, waardoor het tot zee-ijs bevriest. Ironisch genoeg fungeert deze ijslaag als een deken, waardoor het oceaanoppervlak warm blijft en wordt voorkomen dat het naar de diepte zakt en de Atlantische circulatie stimuleert. Bovendien reizen ijsbergen veel verder de zee in dan de afvoer, waardoor zoet water wordt geleverd aan de gebieden waar deze diepwaterformatie voorkomt.
Wetenschappers van het Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering voorspellen dat het AMOC in de 21e eeuw gematigd zal verzwakken, een trend die vergelijkbaar is met de effecten van een Heinrich Event. Verwacht wordt echter dat de ijsafvoer van Groenland tegen die tijd zal afnemen als de ijskap smelt. Dit zal ertoe leiden dat de gletsjers zich landinwaarts terugtrekken, wat betekent dat ze op het land smelten en zoet water vrijlaten in plaats van ijsbergen.
"Dit levert een touwtrekken op tussen deze twee factoren:de meer ontwrichtende maar afnemende ijsafvoer en de minder effectieve maar versnellende afvoer", legt Zhou uit. "Het wordt een competitie en de wisselwerking tussen de twee zal de toekomst van het AMOC bepalen."
Zhou hoopt in de toekomst de factoren te bestuderen die Heinrich Events veroorzaakten. Sommige onderzoeken suggereren dat elke episode werd voorafgegaan door ijsafvoer in de Stille Oceaan door de kleinere ijskap van de Cordilleras. Hoewel deze ijskap geen overblijfselen heeft achtergelaten, gelooft Zhou dat het bestuderen van deze Siku-gebeurtenissen, zoals de laatste bekend staan, meer inzicht zou kunnen verschaffen in de mondiale oceaancirculatie.
Hij is ook geïnteresseerd in de sedimenten rond Antarctica. Hoewel de ligging van Groenland ervoor zorgt dat het land het AMOC domineert, is de zuidelijke ijskap veel groter, wat betekent dat deze een grotere invloed zou kunnen hebben op het mondiale zeeniveau en het zoutgehalte. Bovendien is de West-Antarctische ijskap gebaseerd op de zee, waardoor deze gevoeliger is voor een feedbacklus die een op hol geslagen smelting zou kunnen veroorzaken. Zhou is van mening dat het toepassen van de methodologieën in dit onderzoek op de Antarctische ijskappen een beter begrip zou kunnen opleveren van hun toekomstige evolutie en impact.
"We maken ons veel zorgen over hoe snel de klimaatverandering plaatsvindt en hoe dramatisch de veranderingen zouden kunnen zijn", zei Zhou. "Maar dit is goed klimaatnieuws dat mensen hopelijk zal afschrikken van klimaatdoomisme en mensen hoop zal geven, omdat we hoop nodig hebben om de klimaatcrisis te bestrijden."