Wetenschap
Gletsjers spreken al lang tot onze verbeelding en wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Naast hun cruciale rol bij het vormgeven van de landschappen op aarde, hebben gletsjers ook een onuitwisbare stempel gedrukt op de populaire cultuur. Van grootse, filmische avonturen als 'The Day After Tomorrow', waarin de mensheid worstelt met een wereld die in de greep is van ijs, tot het huiveringwekkende schouwspel van gletsjers die afkalven in documentaires als 'Chasing Ice', deze bevroren reuzen hebben gefascineerd en geïnspireerd.
Maar wat is een gletsjer ? En hoe ontstaat het? Laten we bij het beantwoorden van deze vragen ook eens kijken naar de berichten dat de gletsjers in de wereld kleiner worden, om erachter te komen wat dat betekent voor onze toekomst.
Inhoud
Gletsjers zijn de grootste bewegende objecten op aarde. Het zijn enorme ijsrivieren die ontstaan in gebieden waar elke winter meer sneeuw valt dan er elke zomer smelt.
Hun omvang is werkelijk gigantisch:de gletsjers van Antarctica zijn zo zwaar dat ze feitelijk de vorm van de planeet veranderen. En misschien wel het allerbelangrijkste:driekwart van de totale zoetwatervoorraad in de wereld is bevroren in gletsjers [bron:USCG].
Sommige gletsjers vormen zich boven slapende vulkanen; wanneer ze uiteindelijk uitbarsten, zal heet magma door vast ijs heen exploderen en stromen smeltwater langs berghellingen naar beneden stromen. De kans is groot dat het landschap waar je vandaag de dag in leeft, duizenden jaren geleden door gletsjers is gevormd, tijdens zogenaamde ijstijden, toen deze ijsrivieren drie keer zoveel oppervlakte bedekten als nu.
De onverbiddelijke kracht van gletsjers kerft meren uit, vermaalt bergen, verspreidt vreemde rotsformaties over het platteland en reduceert vast gesteente tot fijn stof. Het smeltwater van gletsjers veroorzaakte de meest spectaculaire overstromingen in de geschiedenis van onze planeet. Sommige gletsjers dammen rivieren af, waardoor er meren achter ontstaan.
Tegenwoordig beschouwen wetenschappers gletsjers als een maatstaf voor de opwarming van de aarde. Terugtrekkende gletsjers vormen een duidelijk visueel bewijs van een opwarmende aarde. Het wijdverbreide smelten van gletsjers zou een catastrofale stijging van de zeespiegel veroorzaken die de planeet fundamenteel zou veranderen en grote schade zou aanrichten aan de menselijke beschaving.
Er zijn twee soorten plekken op aarde waar gletsjers ontstaan:in poolgebieden, waar het altijd erg koud is, en op grote hoogte, zoals grote bergketens.
Een gletsjer is in feite een opeenhoping van sneeuw die meer dan een jaar aanhoudt. In het eerste jaar wordt deze stapel sneeuw een névé genoemd. Zodra de sneeuw langer dan één winter blijft liggen, wordt het een firn genoemd.
Naarmate er in de loop der jaren steeds meer sneeuw opstapelt, begint het gewicht van de sneeuw bovenaan de sneeuw op de bodem samen te drukken en verandert deze in ijs. Het is net alsof je een handvol pluizige sneeuw neemt en in een harde sneeuwbal knijpt, maar dan op grote schaal.
De compressie van de gletsjer gaat tientallen, honderden of zelfs duizenden jaren door, waardoor er steeds meer lagen bovenop komen en nog meer gewicht wordt toegevoegd. Het ijs wordt uiteindelijk zo sterk samengedrukt dat de meeste lucht eruit wordt gedrukt. Dit is de oorzaak dat gletsjerijs er blauw uitziet.
Uiteindelijk wordt de gletsjer zo zwaar dat hij begint te bewegen. Er zijn twee vormen van gletsjerbeweging, en de meeste zijn een combinatie van beide:
Wanneer een gletsjer beweegt, is het niet hetzelfde als een stevig blok ijs dat van een heuvel naar beneden tuimelt. Een gletsjer is een rivier van ijs. Het stroomt. Dat komt omdat de sterk samengedrukte ijslagen onder grote druk zeer flexibel zijn (wetenschappers gebruiken de term 'plastic').
De bovenste lagen, die niet zo zwaar onder druk staan, zijn brozer. Dit is de reden waarom het zo gevaarlijk is om op een gletsjer te lopen:de bovenste lagen breken en vormen enorme kloven die soms bedekt raken met verse sneeuw.
Wetenschappers meten de beweging van verschillende delen van een gletsjer ten opzichte van elkaar door palen in de gletsjer te slaan. In de loop van een jaar veranderen de posities van de polen ten opzichte van elkaar, soms met honderden meters. Hetzelfde effect treedt verticaal op, omdat verschillende ijslagen met verschillende snelheden bewegen. De buitenranden van een gletsjer hebben de neiging het snelst te bewegen.
Staan op een gletsjer klinkt alsof het behoorlijk koud zou zijn. Niet het soort plek waar je naakt zou willen staan. Toch is dat precies wat 600 mensen deden op de Aletschgletsjer in Zwitserland.
Op 18 augustus 2007 maakte kunstenaar Spencer Tunick – beroemd om zijn foto's van grote groepen naakte mensen op plekken buiten – foto's van de vrijwilligers die volledig naakt op de gletsjer zelf stonden.
Het stuk werd gemaakt in opdracht van milieugroep Greenpeace om de aandacht te vestigen op de opwarming van de aarde. De Aletschgletsjer is in 2006 122 meter teruggetrokken. En de situatie kan de komende decennia aanzienlijk verslechteren. Als het huidige smelttempo aanhoudt, kan de oppervlakte van de Aletschgletsjer mogelijk krimpen van de 118 vierkante kilometer in 2010 naar slechts 35 vierkante kilometer tegen het einde van deze eeuw.
Dit zou resulteren in een ijsvolume van ongeveer 1,7 kubieke kilometer (0,4 kubieke mijl), wat neerkomt op minder dan 10 procent van het huidige volume.
Gletsjers bestaan uit twee hoofdsecties:het accumulatiegebied en het ablatiegebied. Het accumulatiegebied is waar de temperaturen koud zijn en de sneeuw zich verzamelt, waardoor massa aan de gletsjer wordt toegevoegd. Het ablatiegebied is waar de temperaturen warmer zijn, waardoor een deel van de gletsjer smelt. Het ablatiegebied zou ook het punt kunnen zijn waar de gletsjer de oceaan ontmoet.
Terwijl de gletsjer zich uitstrekt over het water, drijft het ijs, waardoor een ijsplaat ontstaat. Getijdenkrachten buigen de ijsplaat op en neer totdat deze uiteindelijk bezwijkt. Wanneer grote stukken ijs van een gletsjer in de oceaan vallen, heet dat afkalven. De resulterende drijvende ijsbrokken staan bekend als ijsbergen.
De grens tussen de ablatie- en accumulatiegebieden verschuift per seizoen. In de lente en zomer vindt er meer smelting (ablatie) plaats, waardoor het ablatiegebied groter is. In de winter groeit het accumulatiegebied.
Het gemiddelde evenwicht tussen gebieden bepaalt de stabiliteit van de gletsjer. Een gletsjer met een veel groter gemiddeld accumulatieoppervlak groeit, terwijl een gletsjer met een groter ablatieoppervlak een gletsjer is die krimpt en uiteindelijk zou kunnen verdwijnen.
Wanneer de twee gebieden ongeveer gelijk zijn, wordt het als een stabiele gletsjer beschouwd. Klimaatverandering kan de stabiliteit van gletsjers op de lange termijn beïnvloeden. Recente trends wijzen erop dat veel van de gletsjers in de wereld in een alarmerend tempo krimpen:volgens een recent onderzoek [bron:PBS] zou tegen 2100 tweederde van de gletsjers in de wereld kunnen verdwijnen.
De voorkant van een gletsjer staat bekend als het eindpunt. Als het een stabiele gletsjer is, zal het eindpunt altijd op dezelfde plaats zijn. De gletsjer is nog steeds in beweging, maar elk jaar wordt er een gelijke hoeveelheid ijs toegevoegd aan en weggesmolten van de gletsjer.
Naast kloven zorgen de thermische en dynamische krachten die op een gletsjer werken voor nog meer interessante kenmerken.
Er zijn twee hoofdtypen gletsjers:alpiene gletsjers en ijskappen. Er zijn maar een paar echte ijskappen, maar ze zijn ongelooflijk groot. Eén beslaat Antarctica, en de Groenlandse ijskap bedekt Groenland... en een groot deel van de Noordelijke IJszee [bron:National Geographic].
IJskappen verplaatsen zich voornamelijk door zich te verspreiden, en kunnen feitelijk bestaan uit verschillende kleinere gletsjers die een conglomeraat vormen.
Alpiene gletsjers ontstaan op grote hoogte (niet alleen in de Alpen) en stromen de berg af, meestal door een gletsjervallei. Hun beweging wordt veroorzaakt door basale slip.
Gletsjers zijn zo zwaar dat ze de vorm van het land waarop ze rusten en waarover ze bewegen dramatisch veranderen. In feite vereist een van de grootste effecten van welke gletsjer dan ook op aarde helemaal geen beweging, alleen maar gewicht.
De Antarctische ijskap is zo zwaar dat hij de aarde op de zuidpool samendrukt. Als gevolg hiervan is de aarde enigszins peervormig, waarbij de zuidpool vlakker is dan de noordpool.
Alle gletsjers hebben een soortgelijk effect op het land waarop ze rusten. Ze drukken op de korst, waardoor een deel van de vloeistof in de aardmantel opzij wordt gedrukt. Dit staat bekend als een isostatische depressie.
Als de gletsjer zich later terugtrekt, zal de mantel geleidelijk de ruimte opnieuw vullen en de korst weer omhoog duwen in zijn oorspronkelijke positie. Dit staat bekend als isostatische rebound. Het herstel kan duizenden jaren duren. Sommige delen van het gebied van de Grote Meren in Noord-Amerika herstellen zich nog steeds van de laatste ijstijd.
Alpiene gletsjers bewegen zich door valleien en gutsen daarbij de rotsen uit. Het resultaat is een U-vormige vallei met een vlakke valleibodem, in plaats van de gebruikelijke scherpe V-vorm. De meeste gletsjers hebben ook de neiging bepaalde geologische kenmerken uit te breiden wanneer ze eroverheen gaan; ze verbreden valleien en verdiepen meren.
In de staat New York bijvoorbeeld veranderden gletsjers een reeks kleine rivieren in meren. De Finger Lakes in New York zijn 11 smalle, diepe meren die allemaal met hun lange as in noord/zuidrichting zijn georiënteerd. Gletsjers hebben tijdens de laatste ijstijd de stroombeddingen uitgegraven [bron:NASA].
Terwijl een gletsjer beweegt, pikt hij rotsen op, waarvan sommige erg groot zijn. De herhaalde smelt-/vriescycli die binnen en onder een gletsjer plaatsvinden, wrikken ze uit de grond. De rotsen op de bodem worden samengemalen terwijl ze worden meegevoerd. Het gewicht van de gletsjer breekt de rotsen af die diep in het ijs begraven liggen.
Gletsjers zijn zo goed in het verpletteren van rotsen dat ze ze vermalen tot een fijn poeder dat bekend staat als steenmeel. Bewijs van steenmeel is te zien in het melkachtige, grijsachtige smeltwater dat uit sommige gletsjers stroomt.
Niet alle rotsen zijn vermalen. Sommige zijn te groot of blijven aan de rand van de gletsjer. Wanneer een gletsjer zich terugtrekt (door te smelten), laat hij de rotsen achter die hij meevoerde. Als je ooit een veld of heuvel ziet bezaaid met rotsblokken die eruit zien alsof iemand ze daar zojuist heeft gegooid, dan is de boosdoener waarschijnlijk een gletsjer.
Laten we eens kijken wat een gletsjer nog meer met het land kan doen, van schapenvormen tot de grootste overstromingen op aarde.
Gletsjers passeren niet rustig door het land. Hier zijn enkele andere geologische tekenen dat een gletsjer is tegengehouden:
Terwijl de gletsjer rotsen draagt, schrapen die rotsen tegen het gesteente eronder. Dit veroorzaakt lange groeven in het gesteente. Als het meegevoerde gesteente langs het gesteente "springt", worden de intermitterende gutsen "klappersporen" genoemd.
Stel je een gletsjer voor als een ploeg die door losse grond beweegt. De grond stapelt zich op aan de zijkanten van de ploeg en ervoor. Wanneer u de ploeg verwijdert, blijven er kleine ruggen grond achter. Moraines zijn bergkammen die zijn opgebouwd uit door de gletsjer meegevoerd steenpuin.
Laterale morenen ontstaan uit puin dat van de zijkanten van de gletsjer valt. Eindmorenen vormen zich aan het einde van de gletsjer en kunnen worden gebruikt om de verste uitgestrektheid van de gletsjer in het verleden te bepalen.
Gletsjerbewegingen kunnen deze asymmetrische rotsformaties en heuvels creëren. De gletsjer slijt de rotsen geleidelijk af en vormt één gladde, hellende kant, maar trekt rotsen weg van de andere kant als deze eroverheen gaat, waardoor een scherpere, meer grillige helling ontstaat.
Deze formaties kunnen worden gebruikt om de richting van de gletsjerbeweging te bepalen. Mensen dachten ooit dat deze op de ruggen van schapen leken, dus noemden ze ze "roche moutonnée ", wat Frans is voor "schapen terug."
Drumlins hebben de vorm van een soort schapenruggen, alleen zijn ze groter en kijken ze in de tegenovergestelde richting. Geologen weten niet helemaal zeker hoe ze ontstaan. Ze lijken misschien op de rimpelingen die je in het zand op het strand tegenkomt als het water eroverheen stroomt. Niemand weet zeker of ze ontstaan door de werking van de gletsjer zelf, of door een overstroming die optreedt als de gletsjer smelt.
Er zijn ook hoorns en arêtes, dit zijn formaties van zeer steile rotsen. Ze ontstaan wanneer meerdere gletsjers samenkomen, waarbij ze in verschillende gebieden de rotsen uithakken en rotsspitsen of steile bergkammen achterlaten. Soms zorgt het gewicht van een gletsjer ervoor dat een deel van het gesteente eronder instort, waardoor een bassin ontstaat dat bekend staat als een keteldal. Als de gletsjer smelt, kan het keteldal een meer worden.
De meeste geologische effecten van ijstijd vinden plaats over duizenden jaren, maar niet allemaal. Een Jökulhlaup is een plotselinge, verwoestende overstroming die optreedt wanneer een gletsjermeer plotseling vrijkomt. De term komt uit IJsland – een plaats waar zowel vulkanen als gletsjers in overvloed aanwezig zijn – en verwees oorspronkelijk naar het plotseling vrijkomen van water door vulkaanuitbarstingen.
Smeltwater hoopt zich op achter sommige delen van de gletsjers en vult zich soms om meren te creëren. Of de gletsjer kan over een rivier voortschrijden, de rivier afdammen en op die manier een meer creëren. Wanneer een vulkaan onder een gletsjer uitbarst, kan deze alleen al door de hitte een ijsdam vernietigen of enorme hoeveelheden smeltwater vrijgeven.
Andere ijsdammen worden vernietigd door erosie, of doordat het meer erachter zo hoog wordt dat de dam blijft drijven. Geologen gebruiken Jökulhlaup om al deze catastrofale gletsjeroverstromingen te beschrijven, niet alleen vulkanische overstromingen.
Dichtbij de grenzen van de staten Washington, Idaho en Oregon ligt Glacial Lake Missoula. Geologen hebben vastgesteld dat ijsdammen tijdens de afgelopen ijstijden een meer hebben gecreëerd met meer dan 500 kubieke mijl (2.084 km ) water [bron:USGS]. Dat is ongeveer de helft van het volume van Lake Michigan [bron:IN.gov].
De ijsdam bleef uiteindelijk drijven en brak uit elkaar, waardoor al het water in één keer vrijkwam. De resulterende zondvloed was waarschijnlijk een van de grootste overstromingen in de geschiedenis van de aarde. Het gebeurde verschillende keren, toen de gletsjer terug over de rivier kroop en een nieuwe dam vormde, om vervolgens uit elkaar te vallen zodra het waterpeil erachter hoog genoeg was.
Het klimaat op aarde is niet statisch. Het heeft perioden van warmte en perioden van extreme kou meegemaakt die honderden miljoenen jaren teruggaan.
Wetenschappers geloven zelfs dat de aarde meer dan 500 miljoen jaar geleden verschillende perioden doormaakte waarin de hele planeet volledig bedekt was met ijs. Ze noemen dit "sneeuwbalaarde" [bron:Astronomie]. Uiteindelijk zorgden vulkanen die koolstofdioxide in de atmosfeer spuwden ervoor dat de planeet opwarmde.
Populair gebruik heeft de term ‘ijstijd’ een beetje verwarrend gemaakt. In strikt wetenschappelijk gebruik verwijst het naar een lange periode (tientallen miljoenen jaren) waarin de aarde zo koud wordt dat er permanente ijskappen ontstaan. Er wordt gedacht dat de aarde doorgaans heel weinig permanent ijs heeft.
Je denkt waarschijnlijk:"Je had het net over de Groenlandse ijskappen. Betekent dit dat we in een ijstijd leven?" Het antwoord is ja. We bevinden ons in een afkoelingsperiode die meer dan 30 miljoen jaar geleden begon [bron:NOVA].
Binnen elke lange ijstijd zijn er perioden van relatieve warmte, waarin gletsjers zich terugtrekken, en perioden waarin het kouder wordt en gletsjers oprukken. Deze perioden staan bekend als respectievelijk interglaciaal en glaciaal. We bevinden ons momenteel in een interglaciale periode. Wanneer de meeste mensen spreken over ‘de ijstijd’, hebben ze het over de laatste ijstijd.
Niemand weet helemaal zeker wat de oorzaak is van deze langdurige cyclische veranderingen in het klimaat op aarde. Het is hoogstwaarschijnlijk een combinatie van vele factoren:
Die laatste reden is de belangrijkste. Weet je nog dat we eerder vermeldden dat vulkanen de “sneeuwbalaarde” opwarmden door de atmosfeer te vullen met koolstofdioxide? Het blijkt dat dit de sleutel is tot het begrijpen van onze huidige problemen met de opwarming van de aarde.
Al die voorgaande ijstijden en opwarmingsperioden werden veroorzaakt door natuurlijke gebeurtenissen, en het duurde duizenden of miljoenen jaren voordat ze plaatsvonden. Sinds de industriële revolutie hebben we zelf koolstofdioxide in de atmosfeer geloosd. Het resultaat lijkt een stijging van de temperatuur op aarde te zijn, die veel sneller plaatsvindt dan natuurlijke processen op zichzelf zouden doen.
Wat betekent dit voor de gletsjers in de wereld? Er is voldoende bewijs dat aantoont dat ze krimpen. Uit onderzoek op basis van gegevens verzameld door de Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)-satellieten van 2002 tot 2017, en vervolgens voortgezet door GRACE Follow-On sinds 2018, blijkt dat Antarctica tussen 2002 en 2020 jaarlijks ongeveer 150 gigaton ijs verloor. Het verlies droeg bij aan een jaarlijkse zeespiegelstijging van 0,4 millimeter (0,02 inch) gedurende dezelfde periode op wereldschaal [bron:NASA].
De ijskappen in het Canadese Noordpoolgebied zijn de afgelopen eeuw met 50 procent gekrompen en zouden binnen tientallen jaren volledig verdwenen kunnen zijn [bron:ScienceDaily]. Uitgebreid fotografisch bewijs toont aan dat gletsjers zich wereldwijd terugtrekken [bron:Nichols College]. Een gletsjer in Peru verloor in minder dan 40 jaar 22 procent van zijn oppervlakte [bron:New Scientist].
Het verlies van gletsjers zal niet alleen de zeespiegel doen stijgen tot mogelijk catastrofale niveaus voor veel kuststeden. Het zal de opwarming van de aarde ook nog verder versnellen.
Grote ijskappen reflecteren zonne-energie weg van de aarde. Hoe meer ijs we verliezen, hoe meer zonne-energie de aarde zal absorberen. Bovendien vertegenwoordigen gletsjers voor veel regio's een zoetwaterbank. Gletsjersmeltwater is van vitaal belang voor het menselijk bestaan. Het verlies van deze gletsjers zal ernstige droogtes veroorzaken.
Dit artikel is bijgewerkt in combinatie met AI-technologie, vervolgens op feiten gecontroleerd en bewerkt door een HowStuffWorks-editor.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com