Verdwijnen van sneeuwlaag vergroot kans dat ijsplaten in Antarctica opbreken

Instortende ijsplaten

Sinds de jaren '70 is ongeveer 20% van alle ijsplaten rondom het Antarctisch Schiereiland verdwenen. Maar deze drijvende gletsjers smolten niet zomaar weg: ze vielen in slechts een paar weken in duizenden ijsbergen uiteen. De gletsjers die vroeger in deze ijsplaten stroomden, versnelden daarna plotseling, waardoor sindsdien 3 tot 4 keer zo veel ijs de oceaan in stroomt. Dat verklaart bijna al het massaverlies dat satellieten sinds 10 jaar in het Antarctisch Schiereiland waarnemen. Daarom willen we graag weten waarom die ijsplaten instortten, en welke ijsplaten in de toekomst hetzelfde lot kunnen ondergaan.

Satellietfoto's van het opbreken van de Larsen B ijsplaat (zo groot als de provincie Utrecht), tussen 31 januari en 7 maart 2002. Foto's van het National Snow and Ice Data Center.

Smeltmeren

Voordat de Larsen A en B-ijsplaten in 1995 en 2002 uiteenvielen, fotografeerden satellieten een enorme hoeveelheid smeltmeren en -rivieren op hun oppervlak. Glaciologen denken dat het water in deze meren in gletserspleten kan lekken, die uiteindelijk zo diep en breed worden dat de hele ijsplaat doorkliefd wordt. Op die manier verklaren zij het plotselinge instorten van de ijsplaten dat we de afgelopen jaren hebben gezien.

Detail van de voorkant van de Larsen B-ijsplaat vlak voor het uiteenvallen in januari 2002. Let op de grote hoeveelheid smeltmeren en -rivieren. Foto van de NASA.

Firn? Wat heeft dat ermee te maken?

Sneeuw die op gletsjers of op ijsplaten valt, wordt samengedrukt tot ijs onder zijn eigen gewicht. Voordat sneeuw ijs is noemen we het firn. De firnlaag kan smeltwater absorberen, net als een spons. Zolang er voldoende firn is, kan al het smeltwater opgenomen worden en later herbevriezen. Maar wanneer de firnlaag verdwijnt vormt het smeltwater de grote meren die de ijsplaat fataal kunnen worden (zie ook onderstaande figuur).

(Links) Een ijsplaat met voldoende firn absorbeert al het smeltwater. (Rechts) Zonder firnlaag ontstaan meren en stroomt het water scheuren en spleten in, met instorting tot gevolg.

Met een klimaatmodel hebben we berekend hoeveel sneeuw er de komende eeuwen valt in Antarctica, en hoeveel daarvan smelt. Vervolgens hebben we een model gemaakt van de sneeuwlaag zelf, en gekeken hoe die zich in de afgelopen decennia heeft ontwikkeld, en hoe deze er in de toekomst bijligt. Door te kijken naar de hoeveelheid lucht in de firn kunnen we kijken welke ijsplaten het gevaar lopen uiteen te vallen in de komende twee eeuwen.

Winnaar en verliezers

Allereerst blijkt uit onze berekeningen dat de firnlaag op de Larsen A en B-ijsplaten helemaal weg was toe ze instortten in 1995 en 2002. Al sinds de jaren '60 lag er nog maar weinig firn op de ijsplaten. Hiermee laten we zien dat de afwezigheid van firn een vereiste is voordat een ijsplaat kan opbreken.

Vervolgens laten we zien dat vooral de ijsplaten rond het Antarctische Schiereiland het de komende eeuwen zwaar te verduren krijgen. Van veel ijsplaten verdwijnt de firnlaag grotendeels of geheel. In Oost-Antarctica is het daarentegen veel kouder, waardoor de hoeveelheid smelt ook de komende twee eeuwen te klein is om de firnlaag weg te smelten. Sterker nog, de firnlaag op de grootste ijsplaten (de Filchner-Ronne en de Ross, beide zo groot als Spanje) wordt alleen maar dikker, doordat de hoeveelheid sneeuwval toeneemt. Die zullen dus naar alle waarschijnlijkheid niet instorten zoals we dat eerder op het Schiereiland hebben gezien.

Als laatste hebben we gekeken naar twee mogelijke klimaatscenario's. Wanneer we de uitstoot van broeikasgassen sterk reduceren, overleven veel meer ijsplaten de komende 200 jaar dan wanneer de uitstoot onverminderd doorgaat. Zeespiegelstijging door uiteenvallende ijsplaten kan dus ingetoomd worden door over te schakelen op duurzame energie, of door broeikasgassen af te vangen.

Hoeveelheid lucht in de firn (in meters) op 12 ijsplaten, in de loop van de komende 200 jaar.

Wetenschappelijk artikel

Dit onderzoek verscheen op 30 januari 2014 in het Journal of Glaciology als een open-accessartikel: Kuipers Munneke, P., S. R. M. Ligtenberg, M. R. van den Broeke en D. G. Vaughan. 2014. Firn air depletion as a precursor of Antarctic ice-shelf collapse. J. Glaciology, 60(220), 205-214. doi:10.3189/2014JoG13J183. Het onderzoek kwam tot stand dankzij financiering door het Nederlands Polair Programma, en het Europese onderzoeksproject ice2sea. Aan deze publicatie werkten onderzoekers van de Universiteit Utrecht (Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek IMAU) en de British Antarctic Survey in Cambridge, Groot-Brittannië.