Dit artikel hoort bij: KNMI specials 02

Weer en klimaat in het noordpoolgebied

Tekst Richard Bintanja & Sybren Drijfhout (kaders over zeespiegelstijging), KNMI
Foto Wim van Passel

"Over 20 à 30 jaar is het zee-ijs zodanig weggesmolten dat we naar de geografische Noordpool kunnen varen. De gevolgen van klimaatverandering zullen verstrekkend en mogelijk zelfs onomkeerbaar zijn." - Richard Bintanja, klimaatonderzoeker noordpoolgebied KNMI

De Amelander commandeur Dirks Hidde Kat voer in 1777 met zijn brik Jufvrouw Klara richting Groenland om walvissen te vangen. Zijn schip werd echter al snel door zee-ijs ingesloten en niet lang daarna door ijsplaten verbrijzeld. Na talloze ontberingen in de barre vrieskou, dobberend op een ijsschots, werd hij gered door 'wilden' (de voorouders van de huidige Inuit). Pas een jaar later keerde hij terug op Ameland, een ervaring rijker maar vooral een illusie armer.

Van ontdekkingsreizigers naar poolonderzoekers

Nederland heeft een rijke historie in het noordpoolgebied: van de vroege ontdekkingsreizen (Willem Barentsz) via de walvisvaarders in de 18e en 19e eeuw (waaronder Dirks Hidde Kat) naar modern wetenschappelijk onderzoek zoals beschreven in het recente boek ’Door de kou bevangen: 50 jaar Nederlands onderzoek in de poolgebieden’. Tegenwoordig staan vooral vraagstukken over klimaatverandering en de gevolgen daarvan centraal, want het noordpoolgebied warmt veel sneller op dan andere delen van de aarde. De Arctic wordt daarom ook wel de thermometer van de aarde genoemd.

Het barre noordpoolklimaat

Het Arctische gebied bestaat grotendeels uit oceaan (de Arctische Oceaan), omringd door landmassa's (Alaska, Canada, Groenland, Siberië) en wordt qua klimaat gedomineerd door ijs, sneeuw en vrieskou. In de winter dalen de temperaturen tot 40 graden onder nul en is de Arctische Oceaan tot bij Groenland een uitgestrekte witte vlakte, bedekt met enkele meters dik zee-ijs, zoals commandeur Kat in 1777 aan den lijve heeft ondervonden. In de korte Arctische zomer bereikt de temperatuur in een groot deel van het noordpoolgebied de nul graden en smelt het zee-ijs gedeeltelijk weg.

De neerslag in het noordpoolgebied valt grotendeels in de vorm van sneeuw, die het zee-ijs bedekt en het daardoor erg gevaarlijk maakt. Dunne gedeeltes zijn daardoor niet als zodanig te herkennen. Talloze ontdekkingsreizigers hebben hun leven verloren doordat ze door het zee-ijs zakten en in de ijskoude Arctische Oceaan terechtkwamen. Tegelijkertijd voedt de sneeuwval de vele gletsjers en ijskappen in het noordpoolgebied, waaronder de immense Groenlandse IJskap.

Fotograaf:

Wim van Passel
Richard Bintanja
IJs op de Noordpool

Het weer op de Noordpool is extreem wisselvallig

Het weer en klimaat in het noordpoolgebied fluctueren enorm: van dag-tot-dag, van maand-tot-maand maar ook van jaar-tot-jaar. Zo kan de gemiddelde temperatuur van het noordpoolgebied binnen enkele dagen 15 graden toe- of afnemen. De variaties staan los van door de mens veroorzaakte klimaatveranderingen. Ze zijn het gevolg van natuurlijke processen die vooral met de warmte-uitwisseling tussen atmosfeer en oceaan te maken hebben. Ondanks deze grote natuurlijke fluctuaties is de door de mens veroorzaakte klimaatopwarming al duidelijk zichtbaar in de langjarige metingen van Arctische temperaturen en zee-ijs.

Waarom warmt het noordpoolgebied zo snel op?

Overal op aarde stijgt de temperatuur, maar het Arctische gebied is veruit koploper wat betreft de opwarming. Dit is het gevolg van zogenaamde terugkoppelingen, oftewel klimaatprocessen die de opwarming versterken. Een belangrijk versterkend proces betreft het albedo (de reflectiviteit) van het aardoppervlak. Sneeuw en ijs weerkaatsen veel meer zonlicht (tot wel 80%) dan water en land (ongeveer 10%). De opwarming door broeikasgassen leidt tot afsmelting van zee-ijs en sneeuw. Hierdoor wordt het oppervlak een beetje 'donkerder', waardoor het meer zonlicht kan opslaan, en dus warmer zal worden. Hierdoor zal nog meer ijs en sneeuw afsmelten, zodat het oppervlak nog donkerder wordt. Dit proces wordt de albedo-terugkoppeling genoemd en samen met andere mechanismen versterkt dit proces de opwarming van het noordpoolgebied.

infographic snapshot

Een klimaat in transitie

Metingen over de afgelopen decennia laten zien dat het noordpoolgebied vooral in de winter tot wel drie keer zo snel opwarmt als de rest van de aarde. Deze opwarming is op sommige plaatsen overduidelijk te merken: zo waren de winters van 2015/2016 en van 2016/2017 op Spitsbergen tot wel 10 graden warmer dan een gemiddelde winter in de periode 1980-2010. Satellietwaarnemingen laten zien dat het zee-ijs razendsnel slinkt: sinds 1980 is al bijna de helft van het zee-ijs in september verdwenen, en ook de dikte van het ijs neemt zienderogen af. Door de opwarming smelten de Arctische gletsjers en ijskappen in recordtempo af.

"De kapitein wees minzaam op de zeekaart, die aangaf dat we momenteel midden in een gletsjer voeren. Ik tuurde uit het raam: het fjord op Spitsbergen lag er prachtig bij, maar ijs, ho maar. Ja, helemaal aan de horizon, zo'n 20 kilometer verderop, daar was de gletsjer nog nèt te zien. Mijn oog viel op de datum van de kaart: het jaar 2000..." - Richard Bintanja.

Het terugtrekken van zee-ijs heeft een onverwacht bijeffect: meer neerslag. Vanwege de toename van open water zal de verdamping groter worden, wat meer bewolking en meer neerslag tot gevolg heeft. De neerslag valt in het huidige klimaat vooral in de vorm van sneeuw, en remt daarbij de afsmelting van zee-ijs en landijs enigszins. Op Spitsbergen, daarentegen, valt de afgelopen jaren steeds meer neerslag in de vorm van regen.

Klimaatmodellen die worden gebruikt om veranderingen in het mondiale klimaat over de 21e eeuw te berekenen laten zien dat bij gelijkblijvende uitstoot van broeikasgassen de opwarming op de Noordpool steeds sneller zal verlopen. Aan het eind van de 21e eeuw zal de jaargemiddelde temperatuur 10 tot 15 graden hoger zijn dan nu. Tegen die tijd zal de neerslag in het overgrote deel van het ooit ijskoude noordpoolgebied grotendeels in de vorm van regen vallen.

De milde temperaturen en regenval leiden tot een versnelde afsmelting van het zee-ijs. De verwachting is dat het Arctische zee-ijs in de zomer al binnen enkele tientallen jaren (2040 – 2050) compleet verdwenen zal zijn, zodat het mogelijk wordt om naar de geografische Noordpool te varen. Ook de befaamde Noordwest- en Noordoost passages zullen binnen niet al te lange tijd in de zomer minder moeilijk bevaarbaar zijn. 

De gevolgen van de sterke opwarming

De gevolgen van de opwarming zijn verstrekkend. Allereerst zullen gletsjers en ijskappen verder afsmelten en in belangrijke mate bijdragen aan mondiale zeespiegelstijging (tot enkele decimeters in het jaar 2100). Ook zal het verdwijnen van zee-ijs bijdragen aan veranderende circulatiepatronen en daardoor wereldwijd kunnen leiden tot bijvoorbeeld langduriger en heviger warmtegolven, droogtes en extreem weer, die vervolgens kunnen bijdragen aan mislukte oogsten, overstromingen, conflicten en migratiestromen. De gevolgen van Arctische klimaatveranderingen zullen over de hele wereld gevoeld worden. Vanwege zowel het toenemen van Arctische neerslag als de versnelde afsmelting van de Groenlandse IJskap zal het Noord-Atlantische oceaanwater zoeter worden. Dit is van groot belang voor de wereldwijde oceaanstromingen die bijvoorbeeld bepalen hoeveel warmte de Golfstroom naar West-Europa transporteert. Grote hoeveelheden zoet smeltwater zouden de Golfstroom kunnen afremmen, wat een afname in opwarming voor Europa zou betekenen.

Ten slotte zal de sterke opwarming van het noordpoolgebied en de toenemende regenval leiden tot een versneld afsmelten van permafrost (bevroren grond), waarbij mogelijk grote hoeveelheden methaan en CO2 zullen vrijkomen. Methaan is ook een sterk broeikasgas en dus zal dit effect de opwarming van de aarde verder versterken.

Smeltende permafrost draagt bij aan opwarming

Permafrost is de bodem die het gehele jaar door bevroren blijft. Naar schatting is 20% van de aardse landmassa aan de bovenkant bevroren. Het noordpoolgebied herbergt een enorm oppervlak aan permafrost: grote delen van Canada, Siberië en Groenland zijn permanent bevroren. Permafrost komt zelfs - als overblijfsel van de laatste ijstijd - onder water voor, zoals in de Siberische bodem van de Noordelijke IJszee. Door de sterke opwarming van de Arctic en de toenemende regenval dreigen grote delen van het permafrost af te smelten: de schatting is dat 40 – 80% van de toplaag uiteindelijk zal verdwijnen. Bij het afsmelten van permafrost komen broeikasgassen vrij, vooral CO2 en methaan. De totale hoeveelheid koolstof opgeslagen in permafrost is ongeveer 5000 Gigaton CO2, honderd keer de huidige jaarlijkse uitstoot van broeikasgassen door de mens. De afsmelting van permafrost zal dus leiden tot een versterking van het broeikaseffect, en dus van de opwarming. 

Verder lezen: 

Waarom de zeespiegel voor de Nederlandse kust nauwelijks stijgt als Groenland afsmelt

Net zoals  het water gelijkmatig stijgt bij het vullen van een bad, zou je misschien verwachten dat de zeespiegel overal evenveel omhoog komt. Maar op de schaal van oceanen spelen verschillen in zwaartekracht een belangrijke rol, waardoor het smeltwater van de ijskappen niet evenredig over de wereldzeeën verdeeld wordt. De grote ijsmassa’s op Groenland en Antarctica trekken de zeespiegel lokaal omhoog. Als deze ijsmassa’s afsmelten neemt de aantrekkende werking af, wat lokaal - tot een afstand van 2500 km vanaf de ijskap (gebied A) -  juist een daling van de zeespiegel tot gevolg heeft. Verder van de ijskap af (gebied B) stijgt de zeespiegel wel, maar beperkt, omdat het zeeniveau hier - vanwege de geslonken ijskap - minder omhoog getrokken wordt dan voorheen. Nog verder van de ijskap (gebied C) wordt het water niet door de ijskap aangetrokken en zal de zeespiegel door het smeltwater snel stijgen.

Nederland bevindt zich op zo’n 3000 km van de Groenlandse ijskap, dus in gebied B, vlakbij de grens met A, vlakbij het kantelpunt waar de zeespiegel netto niet stijgt of daalt. Hierdoor merken we in Nederland bijna niets van het smelten van de Groenlandse ijskap. Van het smelten van de Antarctische ijskap (zuidpoolgebied) merken wij juist des te meer: ten opzichte van Antarctica bevindt Nederland zich namelijk in gebied C.

Is het afsmelten van de Groenlandse ijskap onomkeerbaar?

De Groenlandse ijskap is zo hoog en koud dat de neerslag als sneeuw blijft vallen. Aan de randen smelt de ijskap echter snel af. Dat komt doordat het daar warmer is door de lagere hoogte. De hoogte neemt door de smelt steeds meer af, waardoor het aan het oppervlak steeds warmer wordt en de afsmelt steeds sneller gaat. Het proces wordt onomkeerbaar als een zogenaamd kantelpunt wordt gepasseerd. De verwachting is dat de Groenlandse ijskap op den duur vrijwel geheel zal verdwijnen. Het afsmelten verloopt echter langzaam (duizenden jaren). Op een aantal locaties smelten de uitlopers van de Groenlandse ijskap door warmer zeewater echter ook van onderen af. Dit proces kan de afsmelting in de komende decennia nog verder versnellen.