Rijzend smeltwater

De opvatting dat de zeespiegel stijgt door thermische uitzetting van het zeewater blijkt onjuist. Toevoer van zoet smeltwater levert de grootste bijdrage.

De leek had gelijk. De zeespiegel is de laatste eeuw gewoon gestegen doordat ergens op aarde veel landijs smolt. De bijdrage van de zogenoemde `thermische uitzetting' van oceaanwater aan de zeespiegelrijzing is veel kleiner dan steeds wordt aangenomen. De toevoer van zoet smeltwater is de hoofdzaak.

Dat concluderen de Amerikaanse onderzoekers Laury Miller en Bruce Douglas deze week in Nature (25 maart). Het is een afrekening met de Franse onderzoekster Cecile Cabanes c.s. die op grond van satelliet-waarnemingen in Science (26 oktober 2001) vaststelde dat de zeespiegel de laatste eeuw helemaal niet zo sterk was gestegen als aangenomen en dat de trend geheel als thermische uitzetting kon worden verklaard. Nature brengt het nieuwe Amerikaanse inzicht zonder veel ophef. Toch kunnen de conclusies van grote invloed zijn op de voorspelling van de zeespiegelrijzing in de komende eeuw.

Het is nog steeds niet goed bekend hoe snel de zeespiegel de afgelopen eeuw steeg en wat de huidige stijgsnelheid is. De klassieke peilschalen (en moderne vervangers daarvan) geven verschillende uitkomsten en het schort ook aan voldoende lange meetreeksen. De gezochte `lange' trend wordt pas zichtbaar in meetreeksen van vele decennia, want er zijn veel `korte' trends die de lange trend maskeren.

Gedeeltelijk komt dat doordat de zeespiegel niet op alle plaatsen op aarde even snel stijgt, hoe vreemd dat ook klinkt. Minieme niveauverschillen die in een badkuip snel verdwijnen blijven in oceanen lang bestaan. Satellieten hebben dit vermoeden bevestigd. Des te pijnlijker is daarom het gemis aan voldoende lange waarnemingsreeksen op het zuidelijk halfrond.

Er komt bij dat registraties met behulp van peilschalen inherent onbetrouwbaar zijn: wat wordt waargenomen als de stijging van de zee kan net zo goed een daling van land zijn. En dat komt ook op grote schaal voor, de aardmantel reageert nog steeds op het wegvallen van de loodzware ijskap die in de laatste ijstijd op het oppervlak drukte.

Het laatste rapport van de VN-commissie voor klimaatverandering IPCC (Climate Change 2001) houdt het erop dat de zeeën, gemiddelde over de hele aarde, in de 20ste eeuw met een snelheid van 1 tot 2 mm per jaar stegen, met 1,5 mm als `centrale waarde'. Tot aan 2000 leek deze snelheid redelijk in overeenstemming met het aangenomen effect van de opwarming van het zeewater (en een kleine bijdrage van smeltwater). Maar op 24 maart 2000 rekende Sydney Levitus c.s. in Science voor dat de oceanen bij lange na niet zoveel warmte hadden opgenomen als werd verondersteld. Er kon geen grotere gemiddelde stijgsnelheid dan 0,5 mm/jaar uit worden afgeleid. Smeltend landijs zou er hoogstens 0,2 mm aan toevoegen.

enigma

Het IPCC heeft deze waarden in 2001 overgenomen en sindsdien gaapt er een kloof tussen meting en model. De zee stijgt sneller dan de modellen verklaren kunnen. Het `enigma' is vorig jaar expliciet aan de orde gesteld in Physics Today (maart 2002) en de Proceedings of the National Academy of Sciences (14 mei 2002).

Daaruit kan al worden afgeleid dat het genoemde artikel van Cecile Cabanes niet voor iedereen overtuigend was. Cabanes gaf een eerste uitwerking van de hoogtemetingen van de Frans-Amerikaanse Topex/Poseidon-satelliet, die sinds 1992 de hoogte van het zeeoppervlak meet. De metingen gelden als secuur en betrouwbaar en hebben het voordeel dat ze gegevens opleveren voor nagenoeg het hele oceaanoppervlak, niet alleen de kustgebieden waar de peilschalen staan.

Cabanes analyseerde waarnemingen uit de periode 1993-1998 waaruit een ongekend hoge zeespiegelrijzing van maar liefst 3,2 mm/jaar volgde. Die vergeleek ze met de uitkomsten van een wat gecompliceerde oceanografische methode om uit veranderingen in het verloop van temperatuur en zoutgehalte tussen zeebodem en zeeoppervlak een kleine uitzetting (of krimp) van de waterkolom af te leiden. De uitkomsten van dit soort berekeningen heten `sterische niveaustijgingen'. De Amerikaanse dienst NOAA beheert een omvangrijke databank met gegevens over temperaturen en zoutgehaltes.

Cabanes stelde vast dat de sterische niveaustijgingen die zij met behulp van de NOAA-bank voor 93-98 berekende volmaakt overeenstemden met die van de satelliet en zich ook op de juiste plaatsen op aarde voordeden. Het berekenen van sterische niveaustijgingen geeft dus betrouwbare uitkomsten, concludeerde zij. Toen ze vervolgens de mondiaal-gemiddelde sterische niveaustijging voor de periode 1955-1996 berekende vond zij een opvallend lage waarde: maar 0,5 mm/jaar. Mooi in overeenstemming met wat Levitus voor mogelijk hield, maar slechts een fractie van wat de peilschalen voorspiegelen. Wat nu? Cabanes zette een bijzondere stap: zij berekende de sterische stijgingen niet langer voor de gehele oceaan, maar voor kleine zeegebieden in de omgeving van een selecte groep peilschalen. Dat leverde wèl een goede overeenstemming in uitkomst op. Conclusie: de peilschalen staan toevallig in gebieden waar de zee atypisch snel stijgt. Zij geven geen goed beeld.

pech

Miller en Douglas hebben het werk van Cabanes uitgebreid en gepreciseerd. Hun bevindingen staan lijnrecht tegenover die van de Franse onderzoekster. In de eerste plaats zijn de nieuwere satellietmetingen waarover zij konden beschikken wèl in lijn met de peilschalen. De sterische niveaustijgingen berekend voor kleine zeegebieden in de buurt van peilschalen blijken juist op geen stukken na overeen te stemmen met peilschaal-registraties. Belangrijker is dat Miller en Douglas aantonen waardoor Cabanes in 2001 tot haar verkeerde conclusie kwam. Zij had de pech berekeningen te doen voor een zeegebied waarom omstreeks 1965 een uitloper van de warme Golfstroom binnendrong. De lokale sterische stijging kwam daardoor raar hoog uit.

De conclusie van de Amerikanen klinkt overtuigend: de zee stijgt wel degelijk tamelijk snel, zij het niet door opwarming maar door aanvoer van smeltwater. Dat is ook in goede harmonie met een in 2002 door John Antonov c.s. geconstateerde verzoeting van de oceanen.