|
De vergeten negentiende-eeuwse kennis over het zwaartekrachteffect
van landijs op het zeeniveau is ineens weer helemaal actueel.
"Ik denk dat het onmogelijk is om te voorspellen hoe hoog de
zeespiegel over honderd jaar staat”, zegt Bert Vermeersen.
“Er zijn te veel processen werkzaam die we niet kennen. Het is sowieso
onzin om over de stijging van de zeespiegel te spreken. Op sommige
plaatsen op aarde daalt de zeespiegel met wel 10 millimeter per jaar.”
Hij zegt het in zijn werkkamer, met uitzicht op de kleine Delftse
kernreactor, en hij zei het een week eerder op een geologencongres in
het Amsterdamse Tropeninstituut. Daar bracht zijn lezing geologen en
andersdenkenden tot verbazing en enthousiasme.
L.L.A. Vermeersen, universitair hoofddocent aan de afdeling
aardobservatie en ruimtesystemen (DEOS) van de Delftse faculteit
luchtvaarten ruimtevaarttechniek, beoefent zendingsarbeid.
Als hij tijd heeft, spijkert hij geologen, oceanografen en
klimatologen bij over de onontkoombare consequenties van klassieke
fysische wetmatigheden.
Zijn boodschap is dat het voor het toekomstig niveau van de zeespiegel
niet alleen uitmaakt hoeveel landijs er netto verloren gaat, maar
vooral ook wáár. Het verlies van ijs op Groenland is voor Nederland
veel minder gevaarlijk dan het verlies van dezelfde hoeveelheid ijs op
Antarctica.
Sterker nog: als morgen al het gletsjerijs van bijvoorbeeld IJsland
als water de zee inloopt zal de zeespiegel voor de Hollandse kust
juist dalen.
ZELFGRAVITATIE
|
 |
|
Afbeelding: University of Texas
In het duits/Amerikaanse GRACE experiment wordt de afstand tussen
twee in tandem vliegende satellieten gebruikt als maat voor de
variaties in het aardse zwaartekrachtveld. |
Dat zit hem in de verrassend zware gevolgen van zelfgravitatie. Zware,
kilometers dikke ijskappen als die van Groenland en Antarctica hebben
een grote invloed op het lokale zwaartekrachtsveld. Zolang ze intact
zijn trekken ze, geheel conform de gravitatiewet van Newton, zeewater
naar zich toe. Als het ijs gaat smelten zal weliswaar het gemiddelde
zeeniveau (de eustatische zeespiegel) stijgen maar regionaal (tot
2.000 km ver) zal de zeespiegel dalen.
Het sterkst in de directe nabijheid van de verdwijnende ijskap. Van de
weeromstuit moet het zeeniveau op heel grote afstand van het smelten
bovengemiddeld stijgen. Het is een ijzeren wetmatigheid die al in de
negentiende eeuw werd onderkend. Maar de kennis is verloren gegaan.
Het zelfgravitatie-effect is herontdekt in 1976 (zie gekleurde
kader onderaan: Proefschrift van een poolreiziger) maar het
inzicht blijkt dertig jaar later nog steeds niet diep in de
klimaatgemeenschap doorgedrongen. Het laatste wetenschappelijke
rapport van het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) deed
de zaak in 2007 af in één alinea. Meer aandacht is er traditioneel
voor de lokale gevolgen van ‘postglaciale opheffing’ (postglacial
rebound). Het is de aanduiding voor het ‘terugveren’ van de aardkorst
nadat daarvan de zware ijslast uit de laatste ijstijd is verdwenen.
Scandinavië komt nog steeds omhoog, Noren, Zweden en Finnen zien de
zeespiegel voor hun kust gestaag dalen. In een soort waterbedreactie
daarop daalt overigens de aardkorst van West-Nederland, ook nog eens
versterkt door de druk van 120 meter postglaciaal smeltwater op de
Noordzeebodem. Beide effecten samen brengen Nederland aan het
kantelen.
De Nederlandse veiligheid hangt natuurlijk alleen af van de relatieve
stijging van de zeespiegel ten opzichte van de kust.
Vermeersen studeerde theoretische sterrenkunde en promoveerde in 1993
aan de faculteit voor aardwetenschappen in Utrecht op de invloed van
tektonische processen op de aardrotatie. Na verblijf in Italië en
Duitsland kwam hij in 1999 naar de TU Delft. Vermeersen: “In 2006
raakte ik betrokken bij het organiseren van de Unescoworkshop
‘Understanding Sea-Level Rise and Variability ’. Die workshop heeft
een document opgeleverd dat ik belangrijker vind dan het hoofdstuk
over de zeespiegel in het IPCC-rapport.
Maar er is geen enkele media-aandacht geweest voor de workshop,
terwijl de pers uitdrukkelijk was uitgenodigd. Niemand heeft het
opgepikt.”
|
 |
|
Afbeelding: NASA
Met behulp van radarhoogtemeters in de Topex/Poseidon- en de
Jasonsatelliet, kon de zeespiegelstijging tussen 1993 en 2008
worden berekend. |
COLLOQUIUM
“Twee jaar geleden ontmoette ik onderzoekers van het KNMI die op
een congres een poster presenteerden over het stijgen van de
zeespiegel. Waar is de zelfgravitatie, heb ik gevraagd.
Ze wisten niet wat ik bedoelde. Vorig jaar heb ik een colloquium
gegeven in De Bilt, inmiddels zijn hun zeespiegelberekeningen flink
aangepast.”
Het KNMI coördineerde voor de Deltacommissie het onderzoek naar de in
2100 en 2200 te verwachten maximale zeespiegelstijging. In dat verband
hebben een stuk of twaalf internationale onderzoekers per e-mail
samengewerkt.
Voor de mathematische uitwerking van de zelfgravitatie en de
postglaciale opheffing is de Duitse wetenschapper Hans-Peter Plag in
het team opgenomen.
“Het ongelukkige is”, zegt Vermeersen, “dat Plag met zijn uitkomsten
tamelijk geďsoleerd staat. Hij vindt veel extremere effecten dan de
Canadees Jerry Mitrovica met wie ik geregeld samenwerk. Plag vindt
voor de Nederlandse kust een enorme versterking van de gemiddelde
zeespiegelstijging door ijsverlies op de zuidpool, maar hij denkt dat
ijsverlies op Groenland hier het zeeniveau juist sterk zal doen dalen.
We snappen niet helemaal hoe hij aan zijn resultaten komt.We hebben
voorgesteld om onze methodes te gaan vergelijken, maar het is er nog
almaar niet van gekomen.”
Het KNMI heeft de eenmaal aangetrokken Plag waarschijnlijk niet voor
het hoofd willen stoten.
Anderzijds kon de gezaghebbende Mitrovica niet genegeerd worden. Zo is
het gekomen dat in de bekritiseerde zeespiegelstudie van de
Deltacommissie twee gravitatieberekeningen als gelijkwaardig naast
elkaar zijn gepresenteerd.
Het was puur geluk dat de gecombineerde effecten van ijsverlies voor
de Nederlandse kust ongeveer op hetzelfde uitkwamen. Vermeersen: “Maar
dat geldt alleen voor het thans aangenomen ijsverlies op Antarctica en
Groenland, waarover weinig met zekerheid bekend is.
Je ontsnapt niet aan een keuze tussen Mitrovica en Plag.
Het is niet eenvoudig om de effecten van ijsverlies op de zeespiegel
in detail te berekenen, die postglaciale opheffing verandert het
zwaartekrachtsveld immers ook. Zeker zo problematisch is dat in de
reactie van de aardmantel zowel een onmiddellijk werkende (‘e l a s t
i s ch e ’) component als een trage, tijdsafhankelijke (‘visceuze’)
component voorkomt.
Per e-mail laat Hans-Peter Plag vanuit Reno in Nevada weten te
vermoeden dat de verschillen tussen zijn berekeningen en die van
Mitrovica en Vermeersen waarschijnlijk komen van een verschil in
waardering tussen die twee componenten.
SATELLIETEN Vermeersen heeft veel vertrouwen in zijn eigen model, maar
geeft toe dat ook hij geen absolute zekerheid heeft. Gelukkig nemen de
kansen op toetsing en verbetering van de modellen snel toe. Sinds 1993
zijn er satellieten in gebruik die met radar de hoogte van het
zeeoppervlak ten opzichte van het massamiddelpunt van de aarde meten.
De Topex/Poseidon en de Jason hebben in de eerste plaats aangetoond
dat het oceaanoppervlak een heel bobbelig geheel is met bergen en
dalen, maar ook en vooral: dat er geen sprake is van een uniforme
zeespiegelstijging.
Op veel plaatsen daalt de zeespiegel, op andere stijgt hij. Uit het
mondiaal verschil tussen stijging en daling berekende men een
gemiddelde zeespiegelstijging tussen 1993 en 2008 van ongeveer 3mmper
jaar. Of dat wezenlijk sneller is dan de 2 mm/jaar die met klassieke
getijmeters is berekend valt nog te bezien. Het satellietonderzoek
heeft pijnlijk duidelijk gemaakt dat de mondiale zeespiegelstijging in
feite niet met getijmeters is te bepalen, zelfs niet als je die
uniform over de kusten verdeelt.
Vermeersen: “Hoogtemetingen alléén kunnen natuurlijk niet uitmaken of
de zee stijgt doordat er ijs smelt of doordat continenten rijzen of
dalen. Daarom is het zo fantastisch dat er naast de GPS-metingen van
verticale bodembewegingen ook een satellietentandem is dat tegelijk
zwaartekrachtmetingen doet.” In het Duits/ Amerikaanse
GRACE-experiment vliegen sinds 2002 twee satellieten op 500 kilometer
hoogte en op 220 km afstand achter elkaar in een polaire baan. De
variaties in zwaartekracht die ze tegenkomen uiten zich in
veranderingen in de onderlinge afstand en die worden met microgolven
nauwgezet gemeten. Als alles goed gaat komt er volgend jaar de
Europese GOCE-satelliet bij die de metingen verder aanvult. Het zal
niet lang meer duren of er is zekerheid over het nu nog veronderstelde
ijsverlies op Antarctica en Groenland. |
De
simpele formule van Clark beschrijft de verandering van de zeespiegel
als functie van de boogafstand tussen het centrum van ijsverlies en
een willekeurige andere plaats. In de directe omgeving van het
ijsverlies daalt de zeespiegel sterk. Op ongeveer 20 graden afstand
heeft ijsverlies geen effect op het zeeniveau, daarbuiten leidt het
tot een stijging die op 60 graden afstand overeenkomt met de
gemiddelde stijging en daar verderop bovenuit komt.