Bij Antarctica zit een gat in 
het ijs zo groot als Nederland

Voor de kust van Antarctica gaapt een gat in het normaal zo dikke pakijs van de Weddellzee. En Lars Kaleschke denkt dat hij het als eerste heeft gezien. De zee-ijsexpert van de Universiteit van Hamburg bestudeert elke dag de actuele meetgegevens van de Japanse GCOM-W1-satelliet – en wat daar onlangs op ongeveer 64 graden zuiderbreedte en 3 graden oosterlengte op de kaarten zichtbaar was, sloeg hem met stomheid: ‘Een gat met een oppervlak groter dan Nedersaksen.’

Midden in de dikke ijslaag ten oosten van het Antarctische schiereiland was een zogeheten ‘polinia’ ontstaan. Het woord komt uit het Russisch en wordt gebruikt voor een ijsvrij of slechts met een heel dun laagje ijs bedekt wateroppervlak in een anders dichtgevroren omgeving – want de luchttemperatuur in deze streek ligt nog altijd in de dubbele cijfers onder nul.

Op een recente maandag bereikte de Weddell-polinia met 49.111 km2 haar grootste omvang tot nu toe. De woensdag erna was ze met 39.111 km2 weer iets kleiner. ‘Hier komt diep water naar boven dat twee tot drie graden warmer is dan het oppervlaktewater,’ legt 
Kaleschke uit. Dit is een gevolg van een complex mechanisme, en van een onderzees gebergte. Zo’n 500 kilometer voor de Antarctische kust rijst de zogeheten Maud Rise op van de oceaanbodem. Deze circa 3500 meter hoge bergen komen niet boven het wateroppervlak uit omdat de zee hier ongeveer 5 kilometer diep is. Maar ze sturen de zeestromingen in dit gebied wel stevig in de war, geholpen door de krachtige winden die er voorkomen.

Overdrukventiel

Dat alles kan leiden tot een omkering in de gelaagdheid van de oceaan ten zuiden van de Antarctische ringstroom: normaliter ligt onderaan een laag van relatief warm, zoutrijk water. Daarboven ligt, als een deksel op een kookpot, een laag water die kouder is en zoutarmer.

Maar in het gebied van de polinia die boven de Maud Rise is ontstaan, komen nu grote hoeveelheden relatief warm water naar de oppervlakte. Dit water geeft zijn warmte af aan de lucht, waarna zich opnieuw zee-ijs vormt. Maar dat bevat maar eenderde van het eerder in het water opgeloste zout. De rest van het zout wordt afgegeven aan de oceaan, waardoor de dichtheid van het water in de bovenlaag verandert. Dit wordt zwaarder en zakt naar beneden, en door dit zelfversterkende effect blijft de polinia open.

Het is niet voor het eerst dat zich in 
de Weddellzee een polinia voordoet. Geowetenschappers houden zich nog altijd bezig met een exemplaar dat in de jaren zeventig drie winters voortduurde en in 1980 voor het eerst 
wetenschappelijk werd beschreven.

Het enorme gat was te zien op opnames van de Amerikaanse weersatelliet Nimbus 5 en bereikte zijn maximale omvang in september 1975. Toen was meer dan 310.000 km2 wateroppervlak ijsvrij. Er werd een expeditie naar het gebied gestuurd, maar die arriveerde pas toen de polinia alweer dicht was.

Daarna deed het fenomeen zich veertig jaar lang niet voor, tot vorig jaar. Maar het gat dat in 2016 ontstond 
was volgens de berekeningen van Kaleschka met maximaal 19.072 km2 duidelijk kleiner dan in de jaren zeventig. En duidelijk kleiner dan dit jaar.

Een polinia werkt als een soort 
overdrukventiel op een snelkookpan, 
waarmee de oceaan zich in korte tijd van grote hoeveelheden warmte kan ontdoen. De Zuidelijke Oceaan is als warmtereservoir voor de hele wereld van belang: hoewel hij maar 30 procent uitmaakt van het zeeoppervlak 
op aarde, neemt hij ongeveer de helft van de kooldioxide en driekwart van de warmte op die alle oceanen tezamen absorberen. Bovendien warmt de Zuidelijke Oceaan in vergelijking met andere wereldzeeën maar langzaam op. Computermodellen geven aan dat natuurlijke klimaatschommelingen regelmatig tot enorme gaten in het ijs zullen leiden. Recent presenteerden onderzoekers van het Instituut voor Zeeonderzoek in Barcelona in het vaktijdschrift Journal of Climate de resultaten van een modelberekening die aangeven dat deze warmtetransfer zelfs verreikende wereldwijde gevolgen kan hebben. Niet alleen de directe omgeving wordt namelijk opgewarmd, op het hele zuidelijk halfrond stijgen de temperaturen van water en lucht, zelfs het noordelijk halfrond ondervindt 
hiervan effecten.

‘In jaren en decennia met een grote polinia zien we verandering van winden op het zuidelijke halfrond. De 
tropische regengordel schuift in zuidwaartse richting op’, schrijft co-auteur Irina Marinov van de Universiteit van Pennsylvania. De verschuiving van de regengordel met een enkele graad naar het zuiden houdt volgens de modellen twintig tot dertig jaar aan, aldus de onderzoekers.

Klimaatverandering

Maar houdt de polinia ook verband 
met de klimaatverandering? Eerdere studies wezen uit dat bij een opwarmende aarde gaten in het ijs juist zeldzamer worden. Onderzoekers van de McGill-universiteit in het Canadese Montreal wierpen in 2014 in het vaktijdschrift Nature Climate Change de stelling op dat polinia’s in het verleden vaak in de Zuidelijke Oceaan voorkwamen.

Pas door de invloed van de mens op 
het klimaat zijn de ijsgaten volgens 
de onderzoekers zeldzaam geworden – omdat het zee-ijs door de klimaatverandering sterker smelt en er daardoor meer zoutarm water aan het 
oceaanoppervlak voorkomt. Dat houdt in zekere zin de daaronder liggende warmere waterlagen in toom, en zorgt 
er zo voor dat vooral het diepe oceaanwater opwarmt.

Maar van tijd tot tijd vindt die warmte kennelijk een weg naar boven en ontstaat er een gat in het ijs. Het afgelopen jaar, zo zegt onderzoeker Kaleschke, was er wereldwijd sprake van een minimum aan zee-ijs. Mogelijk werden deze lage waarden in het Antarctisch gebied mede veroorzaakt door de – destijds duidelijk kleinere – polinia. Ook vanwege dit vermoeden wil hij de cijfers voor dit jaar heel zorgvuldig bestuderen.

Auteur: Christoph Seidler
Vertaler: Marten de Vries

Der Spiegel
Duitsland | weekblad | oplage 976.000

Een belangrijk onderzoekstijdschrift, opgericht in 1947 en uiterst onafhankelijk, dat verscheidene politieke schandalen aan het licht heeft gebracht.