Boren in ijs dankzij
NWO-premie

„Het zoeken naar de juiste antwoorden is mijn dagelijks werk”, zegt prof. dr. J. Oerlemans, hoogleraar meteorologie aan de Universiteit Utrecht en wetenschappelijk directeur van het aan de universiteit verbonden Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek. Afgelopen woensdag ontving hij samen met drie wetenschappers uit andere vakgebieden de NWO/Spinoza-premie 2001, de hoogste Nederlandse wetenschappelijke onderscheiding.

Jarenlang deed Oerlemans met zijn medewerkers onderzoek naar de invloed van het klimaat op gletsjers en op het ijs van de poolkappen. Ook onderzoekt hij hoe deze ijsmassa's, omgekeerd, het klimaat beïnvloeden. Dat heeft onder meer geleid tot nieuwe inzichten in de afkalving, maar soms ook juist de groei van ijskappen.

Uit metingen blijkt dat tijdens de afgelopen honderd jaar de uitstoot van kooldioxide met eenderde is toegenomen, wat heeft geleid tot een versterking van het broeikaseffect. De zeespiegel is in diezelfde periode zo'n 10 tot 25 centimeter gestegen bij een gemiddelde temperatuurstijging van ongeveer 0,7 graden. Volgens prognoses zal de gemiddelde temperatuur op aarde de komende honderd jaar door het versterkte broeikaseffect tot maximaal 3,5 graden stijgen. Verwacht wordt dat de zeespiegel daardoor met nog eens 15 tot 95 centimeter zal rijzen. De temperatuurstijging leidt volgens de prognoses tot het afsmelten van de Groenlandse ijskap, het smelten van de gletsjers in het hooggebergte, uitzetting van het zeewater en –waarschijnlijk– het aangroeien van de ijskap op de Zuidpool. De eerste drie verschijnselen leiden tot een stijging van de gemiddelde zeespiegel. Een eventuele groei van de Antarctische ijskap heeft daarop echter weer een remmend effect.

wMenselijke invloed

wNatuurlijke klimaatvariaties zijn er volgens Oerlemans altijd geweest, maar tegenwoordig lijkt de invloed van de mens op het klimaat steeds belangrijker te worden. „Het hele proces vervult mij met zorg. We doorgronden het klimaatsysteem nog niet in alle finesses. We weten niet wat de effecten zullen zijn van al onze activiteiten en daarom is voorzichtigheid geboden.”

De Utrechtse hoogleraar deed uitvoerig onderzoek naar het gedrag van gletsjers. „De meeste gletsjers begonnen zich rond het midden van de negentiende eeuw terug te trekken. Ik denk niet dat dat een gevolg was van menselijke beïnvloeding. Maar de versnelde terugtrekking die we de afgelopen decennia zien, wordt waarschijnlijk wel door menselijk toedoen veroorzaakt. Het gaat nu heel snel. Tropische gletsjers zijn inmiddels bijna verdwenen, bijvoorbeeld in Nieuw-Guinea en Afrika. Aan de andere kant zie je dat gletsjers in West-Noorwegen juist groeien. Het is daar niet kouder geworden, maar wel is de afgelopen twintig jaar de neerslaghoeveelheid enorm toegenomen.”

Het afbrokkelen van grote stukken ijs aan de randen van het Zuidpoolgebied hangt hoogstwaarschijnlijk ook samen met de lokaal sterk stijgende temperaturen. Of het broeikaseffect daarvan alleen de oorzaak is, betwijfelt Oerlemans echter.

„Wat daar gebeurt is spectaculair. De temperatuurstijging is zo groot, dat die moeilijk valt te verklaren uit alleen het broeikaseffect. Er is waarschijnlijk ook sprake van natuurlijke fluctuaties, zoals verschuivingen in de ligging van hoge- en lagedrukgebieden waardoor de windrichting iets verandert en warmere luchtmassa's worden aangevoerd. De drijvende ijsplaten aan de randen van het Zuidpoolgebied gaan met het getij op en neer. Dat er de laatste jaren soms enorme stukken afkalven is echter een beetje een ad-hocproces. Er kan honderd jaar niets gebeuren en opeens kan er door een lokale grote getijdengolf een enorme ijsplaat afbreken.”

De breuklijn is volgens Oerlemans meestal een gletsjerspleet, die tientallen meters diep kan zijn. Meer smeltwater van het ijsoppervlak door instraling van de zon kan de spleet zo ver verdiepen dat het ijs gemakkelijker afbreekt.

wLangere termijn

wWat de gevolgen van het versterkte broeikaseffect voor Antarctica zijn op de langere termijn, is volgens Oerlemans nog niet zeker. „We beschikken over onvoldoende gegevens. Op de Zuidpool is vrijwel geen afsmelting. Antarctica verliest z'n ijs alleen door afkalving. De temperatuurstijging heeft echter ook nog een ander effect. Warmere lucht kan meer vocht bevatten, waardoor er op de Zuidpool meer sneeuw kan vallen en de ijskap zelfs kan aangroeien. Dat heeft weer een remmend effect op de verwachte zeespiegelstijging.”

Op Groenland zijn de temperaturen minder laag dan op Antarctica. Daardoor stroomt de helft van de neerslag als smeltwater in zee. De andere helft brokkelt af in de vorm van ijsbergen die de zee indrijven. Die processen zullen bij een verdere temperatuurstijging toenemen, waardoor de Groenlandse ijskap waarschijnlijk zal krimpen.”

wVolume ijskap

wOf het volume van de Antarctische ijskap momenteel toe- of afneemt, is volgens Oerlemans onbekend. „We willen daar graag meer over weten. Dat kan onder meer door een beter inzicht in de temperatuur in de ijskap zelf. Die ijskap is zo'n 2,5 tot 3 kilometer dik. Hoe dieper je komt, hoe hoger de temperatuur. De temperatuur van het ijs varieert van zo'n 40 graden onder 0 in de bovenlaag tot rond het vriespunt onderin. Dat komt door de warmte die uit de aarde vrijkomt en door wrijving van de ijskap over het aardoppervlak. Uit veranderingen in de temperatuurprofielen in boorgaten in de ijskap kun je afleiden wat er in het ijs gebeurt. Het is niet gemakkelijk om dat uit te zoeken, maar ik wil dat graag gaan proberen.”

In een boorgat met een doorsnee van een kleine 10 centimeter wordt bij dit onderzoek een lange kabel met temperatuurmetertjes neergelaten. Vervolgens kan de temperatuur op verschillende hoogtes worden gemeten. „We hebben alleen nog maar ervaring met ondiep boren tot zo'n 150 meter, maar we zouden voor het doen van deze metingen straks het liefst tot de bodem van het landijs doordringen.”

Er zijn wel enkele gaten geboord in het Zuidpoolijs waarbij ijskernen naar boven zijn gehaald. In die gaten zijn temperatuurmetingen gedaan. „We hebben daar echter niet zo veel aan omdat de boringen midden op het Antarctische continent zijn uitgevoerd. Daar gebeurt weinig met de ijskap. We willen juist meer te weten komen over de dynamica van het ijs, door middel van boringen zowel in het midden als aan de ijsranden. De 3,3 miljoen gulden die we hebben gekregen door de toekenning van de NWO/Spinoza-premie zullen we bij dit onderzoek goed kunnen gebruiken.”