Wetenschap
Hoe NASA zag dat El Niño de zoutheid van kustwateren veranderde
Nadat de huidige El Niño in 2023 een recordhitte had helpen opwekken en deze winter grote delen van de Verenigde Staten had doorweekt, verliest deze lente aan kracht. Wetenschappers hebben een andere manier waargenomen waarop het klimaatfenomeen zijn stempel op de planeet kan drukken:het veranderen van de chemie van kustwateren.
Een team van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië gebruikte satellietwaarnemingen om het opgeloste zoutgehalte, of het zoutgehalte, van het mondiale oceaanoppervlak tien jaar lang te volgen, van 2011 tot 2022. Aan het zeeoppervlak kunnen zoutgehaltepatronen ons veel vertellen over hoe zoet water valt, stroomt en verdampt tussen het land, de oceaan en de atmosfeer – een proces dat bekend staat als de watercyclus.
Het JPL-team toonde aan dat jaarlijkse variaties in het zoutgehalte nabij kustlijnen sterk correleren met El Niño Southern Oscillation (ENSO), de verzamelnaam voor El Niño en zijn tegenhanger, La Niña. ENSO beïnvloedt het weer over de hele wereld op verschillende manieren. El Niño, gekoppeld aan warmer dan gemiddelde oceaantemperaturen in de equatoriale Stille Oceaan, kan leiden tot meer regen en sneeuwval dan normaal in het zuidwesten van de VS, evenals tot droogte in Indonesië. Tijdens La Niña zijn deze patronen enigszins omgekeerd.
Tijdens de uitzonderlijke El Niño-gebeurtenis van 2015 hebben de wetenschappers bijvoorbeeld een bijzonder duidelijk effect op de mondiale watercyclus ontdekt:minder neerslag over land leidde gemiddeld tot een afname van de rivierafvoer, wat op zijn beurt leidde tot aanzienlijk hogere zoutgehaltes in gebieden zo ver tot 200 kilometer uit de kust.
Op andere momenten werd het tegenovergestelde gevonden:in gebieden met meer dan normale regenval boven land namen de rivierafvoeren toe, waardoor het zoutgehalte nabij die kusten afnam.
"We kunnen aantonen dat het zoutgehalte aan de kust op mondiale schaal reageert op ENSO", zegt hoofdauteur Severine Fournier, oceaanfysicus bij JPL.
Het team ontdekte dat het zoutgehalte in deze dynamische zones nabij de kust minstens dertig keer zo variabel is als in de open oceaan. Het verband tussen regen, rivieren en zout is vooral duidelijk zichtbaar aan de mondingen van grote riviersystemen zoals de Mississippi en de Amazone, waar zoetwaterpluimen vanuit de ruimte in kaart kunnen worden gebracht terwijl ze de oceaan in stromen.
Zout als signaal
Met de opwarming van de aarde hebben onderzoekers veranderingen in de watercyclus waargenomen, waaronder een toename van extreme neerslaggebeurtenissen en afvoer. Op het kruispunt van land en zee kunnen de kustwateren de plekken zijn waar de gevolgen het meest waarneembaar zijn.
"Gezien de gevoeligheid voor regenval en afvoer zou het zoutgehalte aan de kust kunnen dienen als een soort graadmeter, wat wijst op andere veranderingen die zich in de watercyclus ontvouwen", aldus Fournier.
Ze merkte op dat sommige van de kustwateren van de wereld niet goed bestudeerd zijn, ondanks het feit dat ongeveer 40% van de menselijke bevolking binnen een straal van ongeveer 100 kilometer van een kustlijn woont. Eén reden is dat riviermeters en andere monitoren ter plaatse kostbaar kunnen zijn in het onderhoud en geen dekking kunnen bieden voor de hele planeet, vooral niet in meer afgelegen gebieden.
Dat is waar satellietinstrumenten een rol spelen. De in 2011 gelanceerde Aquarius-missie maakte enkele van de eerste vanuit de ruimte gestationeerde mondiale waarnemingen van het zoutgehalte van het zeeoppervlak met behulp van uiterst gevoelige radiometers om subtiele veranderingen in de microgolfstraling van de oceaan te detecteren. Aquarius was een samenwerking tussen NASA en de Argentijnse ruimtevaartorganisatie CONAE (Comisión Nacional de Actividades Espaciales).
Tegenwoordig stellen twee instrumenten met een hogere resolutie – de ESA (European Space Agency) Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) missie en NASA’s Soil Moisture Active Passive (SMAP) missie – wetenschappers in staat in te zoomen tot binnen een straal van 40 kilometer van kustlijnen.
Met behulp van gegevens van alle drie de missies ontdekten de onderzoekers dat het zoutgehalte van het oppervlak in kustwateren elk jaar in maart een maximaal mondiaal gemiddelde (34,50 praktische zouteenheden, of PSU) bereikte en rond september daalde tot een minimaal mondiaal gemiddelde (34,34 PSU). (PSU is ongeveer gelijk aan delen per duizend gram water.) Rivierafvoeren, vooral uit de Amazone, bepalen deze timing.
In de open oceaan is de cyclus anders:het zoutgehalte aan het oppervlak bereikt van februari tot april een mondiaal gemiddeld minimum (34,95 PSU) en van juli tot oktober een mondiaal gemiddeld maximum (34,97 PSU).
De open oceaan vertoont niet zoveel variatie tussen seizoenen of jaren, omdat deze een aanzienlijk grotere hoeveelheid water bevat en minder gevoelig is voor rivierafvoeren en ENSO. In plaats daarvan worden veranderingen bepaald door neerslag op planeetschaal minus de totale mondiale verdamping plus andere factoren zoals grootschalige oceaancirculatie.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Geophysical Research Letters .