Ook de zee wordt heter en heter

Klimaat Ook in zeeën en oceanen komen hittegolven voor. De gevolgen ervan kunnen desastreus zijn. „Sommige houden maanden aan, of nog langer.”

Verbleekt koraal in het Groot Barrièrerif bij Australië, als gevolg van opwarmend zeewater.
Verbleekt koraal in het Groot Barrièrerif bij Australië, als gevolg van opwarmend zeewater. Foto Imaginechina

Zo snel hadden ze de watertemperatuur niet eerder zien stijgen. Halverwege juni maten oceanografen in de Golf van Maine, aan de oostkust van Noord-Amerika, nog een normaal daggemiddelde van rond de 12 °C. Maar binnen vijf dagen was het opgelopen naar een recordhoogte van 16 °C. De situatie hield zeker een week aan. De gebeurtenis werd bestempeld als een marine heat wave, een hittegolf in zee. Halverwege juli volgde er nog eentje. Die duurde ruim een maand.

Hittegolven zijn bekend van land. Maar ze doen zich ook voor in zeeën en oceanen. Het onderzoek naar dit fenomeen is relatief jong, en pas echt op gang gekomen nadat er één plaatsvond ten westen van Australië, begin 2011, zo schreef een groep onderzoekers afgelopen juli in Nature Reviews Earth & Environment. Een van de auteurs is Jessica Benthuysen, fysisch oceanograaf bij het Australian Institute of Marine Science in Perth. Zij was in die tijd net verhuisd van Amerika naar Australië, vertelt ze aan de telefoon. „Ik was verbaasd door de intensiteit en de impact van de gebeurtenis”, zegt ze. De temperatuur van het water voor de kust lag zeker drie graden boven het gemiddelde. En die extreme situatie hield zeker tien weken aan. Langs Ningaloo Coast, een werelderfgoedlokatie, verbleekte het koraal – een teken van stress, waarbij algen die het koraal normaal van voedingsstoffen voorzien verdwijnen. Elders werd massale sterfte van Haliotis roei, een belangrijke soort zeeslak (in het Engels: abalone), waargenomen. Kelpwouden en zeegrasvelden hadden ernstig te lijden, net als lokale visserijen. „En er werden opeens tropische vissen, krabben en garnalen gezien die normaal niet zo ver zuidelijk komen”, zegt Benthuysen. Ze was gegrepen door het fenomeen. Sindsdien bestudeert ze zeehittegolven.

De sterkste hittegolf van dit moment bevindt zich in de Oost-Siberische Zee

De wetenschap had er op dat moment nog weinig oog voor. In haar vijfde stand-van-zaken-rapport uit 2013 gaat het IPCC, het klimaatbureau van de Verenigde Naties, wel in op het gestaag opwarmen van de oceanen, maar zeehittegolven noemt ze niet. Inmiddels is dat wel veranderd. De wetenschappelijke literatuur erover is snel gegroeid. Het vorig jaar verschenen, speciale IPCC-rapport over de toestand van de oceanen en de cryosfeer (het SROCC-rapport) besteedt, in het hoofdstuk over extremen, bijna zes pagina’s aan zeehittegolven. Dat ze aan het toenemen zijn is, volgens het rapport, „zeer waarschijnlijk” te wijten aan de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde. De toenemende concentratie broeikasgassen in de atmosfeer vormt als het ware een steeds dikkere deken waardoor warmte steeds langer boven het aardoppervlak blijft hangen, en de oceanen nemen ruim 90 procent van die extra warmte op.

Elk jaar wel ergens

Volgens Benthuysen is de toegenomen aandacht te wijten aan een aantal „recordbrekende” zeehittegolven die zich het afgelopen decennium hebben voorgedaan en veel media-aandacht trokken. Die van 2011, ten westen van Australië, was een van de eerste. Sindsdien doet er zich elk jaar wel ergens op de wereld eentje voor, soms meerdere. „En sommige houden maanden aan, of nog langer.”

Oceanograaf Michael Jacox, verbonden aan het Amerikaanse onderzoeksinstituut NOAA in Monterey, noemt één zeehittegolf die hem tot nog toe bijzonder in het oog is gesprongen. „Hij is fameus en wordt ook wel The Blob genoemd”, zegt hij. De hittegolf vormde zich eind 2013 in de Golf van Alaska en breidde zich daarna verder zuidwaarts uit tot aan Californië. Het SROCC-rapport van het IPCC duidt hem aan als de grootste zeehittegolf ooit gemeten. „Het is ook de langstdurende”, zegt Jacox. In grote delen hield hij aan tot 2016, in sommige fjorden bij British Columbia zelfs tot 2018. Jacox mat voor de kust van Californië soms watertemperaturen die 4 graden Celsius boven het gemiddelde lagen. De impact was groot. Ecosystemen raakten verstoord, zegt hij. „Er waren uitbraken van giftige algenbloei. Vissen, vogels, krabben, zeeleeuwen stierven massaal. Visserijen moesten dicht. Walvissen kwamen dichter bij de kust en raakten verstrikt in krabbenvisserstuig.”

Hittegolven op een rijtje

Dat de impact van zulke extreme hittegolven groot is, staat wel vast. Maar verder zitten de onderzoekers vooral met heel veel vragen. Worden zeehittegolven als gevolg van klimaatverandering echt heftiger en groter? Twee weken geleden verscheen in Science een publicatie waarbij de onderzoekers de 300 grootste zeehittegolven in de periode 1981-2017 op een rij zetten. Ze zagen een duidelijke toename, in duur en in temperatuurafwijking.

Maar Jacox heeft zijn twijfels bij zulke studies, zoals hij vorig jaar juli in Nature beschreef. Want ze gaan uit van een niet veranderende baseline, ze zetten de hittegolven af tegen het gemiddelde van een vaste periode in het verleden, bijvoorbeeld 1981-2011. Het IPCC benoemt dat ook expliciet in het SROCC-rapport: „De trend naar meer, intensere en grotere zeehittegolven wordt waargenomen ten opzichte van een gefixeerde basisperiode.” Terwijl, zegt Jacox, op de meeste plekken het water gestaag opwarmt. „De temperatuur van het zeeoppervlak is dus een shifting baseline”, zegt Jacox, „en daarvoor zou je moeten corrigeren”. Hij vermoedt dat het aantal extreme gebeurtenissen, en hun duur en omvang, ten opzichte van dat meeschuivende gemiddelde niet is toegenomen, maar gelijk is gebleven. Hij kent echter geen onderzoek waarin dat is uitgezocht.

De eerste auteur van het Science-artikel, Charlotte Laufkötter van de universiteit van Bern, erkent het probleem. „We hebben hier veel over gediscussieerd”, laat ze via e-mail weten. Uiteindelijk heeft ze er met haar twee co-auteurs voor gekozen om niet te corrigeren voor de opwarming van de oceanen. „Doe je dat wel dan ga je er in principe van uit dat organismen zich aanpassen aan het warmer wordende water, en dan zeg je eigenlijk dat een hittegolf in het verleden schadelijker zou zijn voor het oceaanleven dan een hittegolf in de toekomst.” Ook Jessica Benthuysen herkent het probleem. Zij heeft wel de indruk dat het aantal hittegolven toeneemt, en noemt als illustratie het massaal verbleken van koraalrif in de Great Barrier Reef, ten oosten van Australië. „Dat gebeurde in 1998, 2002, 2016, 2017 en 2020.” Steeds vaker dus.

Lees over de veranderende oceanen en de gevolgen voor het leven in zee: Overleven in het immense blauw

Ook een andere vraag ligt nog open. Wat is erger voor het oceaanleven? Het langzame, structurele opwarmen van het water, of de heftige maar tijdelijke hittegolven? Jacox vermoedt dat laatste, maar bewijs is er nog niet. Het vraagt grootschalig langetermijnonderzoek. Ook Benthuysen moet het antwoord schuldig blijven. Wat ze wel weet is dat koraal en zeevogels het meeste lijden bij hittegolven. Dat komt althans uit een meta-analyse waaraan ze meeschreef en die vorig jaar is gepubliceerd in Nature Climate Change.

Vogels kunnen uitwijken. Toch treft een hittegolf hen vaak hard

Deze studie verzamelde de resultaten van eerder onderzoek aan acht grote zeehittegolven. Er bleek geen relatie tussen de ernst van de hittegolf en de waargenomen impact. Andere stressfactoren – overbevissing, vervuiling – speelden er doorheen, en konden de impact van een hittegolf verergeren. Dat koraal te lijden heeft is voor te stellen – het zit vast op z’n plek en moet de hittegolf ondergaan. Maar zeevogels kunnen uitwijken. Waarom treft een hittegolf hen juist zo hard? Benthuysen denkt dat het met een gebrek aan voeding te maken heeft. Jacox vermoedt dat ook een beperkte bewegingsvrijheid meespeelt. „Vogels kunnen weliswaar vliegen, maar ze zijn gebonden aan hun broedgronden, dus kunnen ze vaak niet al te ver weg gaan.”

Verwoestende orkaan

Intussen probeert de wetenschap ook lijn te krijgen in de oorzaak van zeehittegolven. Maar die is niet eenduidig, zo concludeert een vorig jaar in Nature Communications gepubliceerd artikel. Het gaat om „een interactie tussen lokale en verder weg gelegen factoren” die vaak per plek verschilt. In de Golf van Maine, een van de snelst opwarmende wateren in de wereld, gaat het waarschijnlijk om een combinatie van veranderingen in de straalstroom (een sterke westelijke wind op een hoogte van negen tot tien kilometer) en in de Golfstroom. Bij de Australische hittegolf in 2011 zorgde een ongebruikelijke afzwakking van noordwaartse winden ervoor dat de vanuit Indonesië komende, warme Leeuwin-stroom veel zuidelijker kwam dan gemiddeld.

Een nog complexer beeld geeft de hittegolf die zich in oktober 2018 voordeed in de Golf van Mexico, die waarschijnlijk heeft bijgedragen aan verwoestingen die orkaan Michael daarna aanrichtte in met name Florida. Het begon eind augustus met een tropische storm die ervoor zorgde dat het warmere oppervlaktewater mengde met het koudere, diepere water. Daarna volgde in september een warme periode met extreme luchttemperaturen. Extra veel van die warmte kon dit keer worden overgedragen op het water, omdat de toplaag van de zee door de eerdere storm was afgekoeld. Het artikel dat hierover vorige maand verscheen in Nature Communications spreekt van een „nieuw patroon van opeenstapelende processen”.

Benthuysen benadrukt dat we snel meer te weten moeten komen. Gezien de ontwrichting van ecosystemen, en de schade aan menselijke infrastructuur. „We hebben haast”, zegt ze. Bijvoorbeeld om hittegolven beter te kunnen voorspellen. Of om te bepalen waar je het beste aquacultuur kunt beoefenen. „En denk ook aan toerisme.” Maar tot nog toe is Australië, voor zover zij weet, het enige land met een programma om zeehittegolven te monitoren.