Hoe zit het nu met de zeespiegelstijging?

Categorie(ën): Klimaat, Ecologie, Nieuws

 

10 vragen beantwoord, plus nog wat extra informatie

1. Wat is zeespiegelstijging?

De relatieve zeespiegelstijging op een bepaalde plek op aarde is de som van de toename van de hoogte van het zeeniveau (absolute zeespiegelstijging) en de lokale bodembeweging Absolute zeespiegelstijging kan worden veroorzaakt door veranderingen in
* de totale hoeveelheid water in de oceanen (toename van de massa)
en in
* de dichtheid van het aanwezige oceaanwater (toename van het volume).

Het smelten van gletsjers en ijskappen en veranderingen in rivierafvoer zijn voorbeelden van processen die bijdragen aan de toename van de massa. De grootste bijdrage aan de toename van het volume komt van het krimpen of uitzetten van oceaanwater door een temperatuurverandering als gevolg van een verandering van de luchttemperatuur. Het smelten van zeeijs heeft geen invloed op de hoogte van de zeespiegel: drijvend zeeijs verplaatst net zoveel water als het eigen gewicht (wet van Archimedes). Als zeeijs smelt, wordt het verplaatste water vervangen door smeltwater.
(Nederland ondergaat momenteel een bodemdaling van enkele centimeters per eeuw, door inklinking van de bodem en door naijleffecten van de laatste ijstijd (de precieze waarde is zeer plaatsafhankelijk.)

2. Hoe wordt de zeespiegelstijging bepaald?

De zeespiegelstijging wordt bepaald met behulp van
* peilschalen langs de kust,
* satellieten en
* klimaatmodellen.
Peilschalen langs de kust meten niet alleen getijden maar ook de relatieve zeespiegelstijging. Sommige van deze meetreeksen beslaan meer dan 100 jaar. Om uit die gegevens de zeespiegelstijging af te kunnen leiden is nauwkeurige informatie over de lokale bodembeweging nodig, met name over de (nog steeds doorwerkende) reactie op het verdwijnen van de gletsjers uit de ijstijden. Deze bodembeweging wordt zo goed mogelijk bepaald met behulp van geologische modellen van de aardkorst. Toch is deze vertaalslag van relatieve zeespiegelstijging naar absolute zeespiegelstijging een bron van onzekerheid.
Sinds de jaren negentig kunnen veranderingen in de zeespiegel over de hele wereld zeer nauwkeurig worden waargenomen met satellieten. Het nadeel is dat deze satellieten niet alleen langjarige trends in de zeespiegel ten gevolge van klimaatveranderingen registreren maar ook variaties die veroorzaakt worden door natuurlijke schommelingen in de oceaancirculatie. Om de invloed van deze schommelingen op de resultaten uit te bannen zijn veel langere meetreeksen nodig dan de nu beschikbare 10 tot 15 jaar. Daarom zullen peilschalen voorlopig nog een belangrijke rol blijven spelen.
Verwachtingen voor het toekomstige zeeniveau worden berekend met behulp van klimaatmodellen. In deze modellen worden de natuurkundige vergelijkingen die de stromingen in de atmosfeer en de oceaan bepalen opgelost op een rekenrooster. Klimaatmodellen zijn vergelijkbaar met de modellen die worden gebruikt voor de weersverwachtingen, alleen willen we nu niet een week vooruit kijken maar een eeuw. De berekeningen worden gedaan op een veel grover rooster dan voor de weersverwachtingen, omdat ze anders veel te veel computertijd zouden kosten. In dergelijke klimaatsimulaties moet een toekomstscenario worden gekozen voor bijvoorbeeld de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer (zie ook vraag 7).

3. Hoeveel stijgt de zeespiegel wanneer al het landijs smelt?

De ijskappen van Antarctica, Groenland en al het resterende landijs (zoals de gletsjers in Alaska, Canada, de Himalaya en op IJsland) bevatten in totaal momenteel bijna 29 miljoen kubieke kilometer zoet water (1 kubieke kilometer is 1.000.000.000.000 liter water). Wanneer al het ijs zou smelten geeft dit
* Antarctica: potentieel 61 meter zeespiegelstijging
* Groenland: 7 meter zeespiegelstijging
* overig landijs: 0.5 meter zeespiegelstijging
Al dit landijs kan niet in korte tijd smelten. Maar ook het langzaam en gedeeltelijk smelten van ijskappen kan een aanzienlijke zeespiegelstijging tot gevolg hebben (zie ook vraag 5, 6 en 10).

4. Hoeveel stijgt de zeespiegel door het uitzetten van de oceaan?

Wanneer de luchttemperatuur stijgt zal ook de temperatuur van de oceaan stijgen, eerst aan het oppervlak en later ook op grotere diepte. Als gevolg van de opwarming zal het oceaanwater uitzetten. Hoeveel het water uitzet bij een bepaalde temperatuurstijging hangt sterk af van de temperatuur van het zeewater zelf: warm water zet meer uit dan koud water. Ook het zoutgehalte en de diepte waarop het water zich bevindt zijn van belang voor de uitzetting (zout water zet meer uit dan zoet water bij dezelfde temperatuurstijging).
Zeespiegelstijging door uitzetting bij 1° C opwarming over een diepte van 100 meter

5. Hoeveel is de zeespiegel gestegen in de 20e eeuw?

Wereldwijd is de zeespiegel gedurende de twintigste eeuw gestegen met ongeveer 14-20 centimeter (1.4-2.0 millimeter per jaar). De belangrijkste oorzaken hiervoor zijn:
* de uitzetting van het zeewater
* het smelten van gletsjers en landijs
* het smelten van de Groenlandse ijskap
De ijskap van Antarctica is in de twintigste eeuw gegroeid. Omdat het er zo extreem koud is, smelten alleen de randen van de ijskap bij de waargenomen stijging van de luchttemperatuur. De neerslag boven het continent (in de vorm van sneeuw) neemt toe, omdat de warmere lucht wel veel meer vocht vast kan houden. De groei van Antarctica heeft de zeespiegelstijging in de twintigste eeuw getemperd met ongeveer 1 cm. Ook de zeer trage aanpassing van de ijskappen sinds de laatste IJstijd (18.000 jaar geleden) had in de twintigste eeuw nog een zeespiegelstijging van ongeveer 2.5 cm tot gevolg.
De zeespiegel stijgt laatste jaren sneller dan de eerder genoemde 1.4-2.0 millimeter per jaar: satellietmetingen laten een zeespiegelstijging van ruim 3 millimeter per jaar zien voor de periode 1993-2005. Omdat de reeks van satellietmetingen nog zo kort is kan niet worden uitgesloten dat deze versnelling (deels) veroorzaakt wordt door natuurlijke schommelingen in het zeeniveau door variaties in zeestromingen.

6. Hoeveel zal de zeespiegel stijgen in de 21e eeuw?

Verwachtingen voor de zeespiegelstijging zijn gebaseerd op berekeningen met klimaatmodellen voor verschillende toekomstscenario’s (gekleurde lijnen in Fig. 3), met een hoge en een lage uitstoot van broeikasgassen bijvoorbeeld (zie ook vraag 7).
Verwachte wereldwijde zeespiegelstijging in de 21e eeuw [bron: IPCC rapport, 2001]

In het derde IPCC rapport (verschenen in 2001) staat vermeld dat in het jaar 2100 de zeespiegel 9 tot 88 cm hoger zal zijn dan in 1990, ten gevolge van
* de uitzetting van het zeewater (ongeveer 75% van het totaal)
* het smelten van gletsjers en landijs (25%)
* het smelten van de Groenlandse ijskap (10%)
* de toegenomen sneeuwval op Antarctica zal de zeespiegelstijging met 20% verminderen.

In 2007 verschijnt de vierde editie van het IPCC rapport, met daarin de nieuwste berekeningen van de klimaatmodellen. Deze gegevens zijn nu al gebruikt door het KNMI als basis voor de nieuwe klimaatscenario’s voor Nederland (zie vraag 10).

7. Waarom kan de zeespiegelstijging niet preciezer voorspeld worden?

Hoeveel de zeespiegel zal stijgen in de komende eeuw(-en) hangt sterk af van
* de stijging van de luchttemperatuur, omdat die voornamelijk bepaalt hoe snel het landijs smelt en hoe snel en waar de oceanen zullen opwarmen.
* de hoeveelheid broeikasgassen die door de mens in de atmosfeer wordt uitgestoten, omdat die bepaalt hoe sterk de luchttemperatuur zal stijgen

Omdat de menselijke uitstoot een onzekere factor is worden de stijging van de luchttemperatuur en van de zeespiegel berekend voor verschillende scenario’s voor de uitstoot (gekleurde lijnen in Fig. 3; rood = scenario met sterke economische groei en veel gebruik van fossiele brandstoffen; groen = scenario met wereldwijde aanpak van milieuproblemen)
Naar verwachting zal in het jaar 2100 zal de luchttemperatuur 1.4 C tot 5.8 C hoger zijn dan in 1990 (IPCC, 2001). Hoe groter de stijging van de luchttemperatuur is, hoe groter ook de zeespiegelstijging.

De grote spreiding in de schatting voor de zeespiegelstijging voor het jaar 2100 is niet alleen een gevolg van het rekenen met verschillende toekomstscenario’s. De klimaatmodellen waarmee deze berekeningen worden gedaan zijn het soms ook oneens met elkaar. Bepaalde natuurkundige processen zijn (nog) moeilijk in een model te representeren, zodat nog niet precies bekend is hoe groot hun bijdrage aan de zeespiegelstijging op een bepaald moment is. De meest onzekere factoren zijn de effectiviteit waarmee warmte uit de atmosfeer wordt opgenomen in de oceaan en veranderingen in de zoetwaterkringloop (veranderingen in de rivierafvoer, het grondwaterpeil, etcetera).

8. Is de zeespiegelstijging overal op aarde even groot?

Het lokale zeeniveau kan sterk afwijken van het wereldgemiddelde niveau:
Variaties in de temperatuur en het zoutgehalte van het zeewater veroorzaken bulten en kuilen in het zeeoppervlak, die (net als hoge- en lagedrukgebieden in de atmosfeer) specifieke stromingspatronen veroorzaken. De regionale variaties in temperatuur en zoutgehalte kunnen zo blijven bestaan.
Bij de kust speelt de opzet van water door de wind een rol.
Satellieten brengen elke twee weken het hele aardoppervlak in kaart (Fig. 4). Deze metingen laten gebieden zien waar de zeespiegelstijging wel 10 keer zo groot is als het gemiddelde van ruim 3 mm/jaar, en ook gebieden waar zeespiegeldaling optreedt.
De beschikbare meetreeksen zijn alleen nog te kort om eventuele trends in het zeeniveau veroorzaakt door klimaatveranderingen te kunnen onderscheiden van variaties die worden veroorzaakt door natuurlijke schommelingen in oceaanstromingen (zie ook vraag 2). Ook met behulp van klimaatmodellen wordt geprobeerd het wereldwijde patroon van zeespiegelstijging te bepalen. De modellen zijn het echter onderling niet eens, wat aangeeft dat de resultaten nog zeer onzeker zijn.

9. Met hoe veel zeespiegelstijging krijgt Nederland te maken?

De absolute zeespiegelstijging in het jaar 2100 (en, in mindere mate in 2050) is afhankelijk van de stijging van de atmosfeer temperatuur (zie tabel). Daarnaast moeten we in ons land nog rekening houden met bodemdaling (ook de bodemdaling kan lokaal zeer verschillen).

Klimaatscenario’s voor zeespiegelstijging (KNMI, 2006)

scenario (jaar) /temperatuursverandering /zeespiegelstijging
gematigd (2050) / +1 C / 15-25 cm
warm (2050) / +2 C / 20-35 cm
gematigd (2100) / +2 C / 35-60 cm
warm (2100) / +4 C / 40-85 cm

De zeespiegelstijging in de afgelopen eeuw

10. Wat zijn de verwachtingen voor de verre toekomst?

Ook wanneer de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer op een gegeven moment niet meer toeneemt zal de zeespiegel nog vele eeuwen blijven stijgen door de zeer trage opname van atmosferische warmte in de oceaan en het smelten van ijskappen en gletsjers.
Door de uitzetting van het zeewater zal de zeespiegel in het jaar 3000 ongeveer 0.5 tot 4 meter hoger zijn dan nu, afhankelijk van de uiteindelijke hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer.
Waarschijnlijk zal een aanzienlijk deel van dit landijs in de komende 1000 jaar verdwijnen. De kleinere gletsjers kunnen maximaal een halve meter zeespiegelstijging veroorzaken.
De Groenlandse ijskap is zeer kwetsbaar voor klimaatveranderingen. In het jaar 3000 zal de zeespiegel door het smelten van de Groenlandse ijskap naar schatting gestegen zijn met 1 tot 6 meter.
Het oostelijk deel van de Antarctische ijskap blijft voorlopig wel in stand: daar moet de luchttemperatuur met maar liefst 20 C stijgen voordat het ijs gaat smelten. Het westelijk deel, wat genoeg zoet water bevat voor 6 meter zeespiegelstijging, is volop in beweging en veel gevoeliger voor temperatuurveranderingen. Er is een aantal fysische processen, die er voor kunnen zorgen dat dit deel van de ijskap veel sneller verdwijnt dan alleen op grond van de stijging van de luchttemperatuur te verwachten valt. Zo kunnen de ijsplaten (de uitlopers van de ijskap in zee) losraken van de oceaanbodem doordat de zeespiegel stijgt, waardoor de ijskap sneller in zee gaat stromen en de afkalving groter wordt. Ook kan een stijging van de zeewatertemperatuur zorgen voor extra afsmelting aan de onderkant van deze ijsplaten. De kans dat het westelijk deel van de Antarctische ijskap in de komende 100 jaar helemaal smelt is zeer klein. Hoe groot de kans is dat het in de loop van de komende 1000 jaar gebeurt, is moeilijk in te schatten, omdat de processen die een rol spelen bij de snelle afbraak nog heel slecht begrepen zijn.

Bronnen:
IPCC rapport (2001): Hoofdstuk 11 – Changes in sea level
Weer en Water in de 21e eeuw – een samenvatting van het derde IPCC klimaatrapport voor het Nederlandse waterbeheer
Cazenave en Nerem (2004), Present-day sea-level change: observations and causes, Review of Geophysics 42, RG3001
Gregory et. al (2004): Threatened loss of the Greenland ice-sheet, Nature 248, p. 616
Hansen (2004): Defusing the global warming time bomb, Scient. Amer. 290, p. 68-77
Levitus et al. (2000): Warming of the world ocean, Science, 287, p.2225-2229