Kantelpunten in het klimaat
Fysisch oceanograaf prof. dr. Caroline Katsman (TU Delft) begon haar lezing met een zorgwekkende boodschap: het oceaanoppervlak is warmer dan ooit tevoren gemeten. Waar de gemiddelde satellietmetingen van het gehele oceaanoppervlak over de periode 1982-2011 nog grotendeels tussen de 20 en 20,5 graden Celsius uitvielen, komen deze in 2023 (gekleurde lijn in figuur 1 hieronder) consequent boven de 20,5 graden Celsius uit. Voor wie nog niet overtuigd is, volgt Katsman met satellietbeelden die laten zien hoe de recente oceaantemperaturen flink zijn gestegen ten opzichte van het gemiddelde over de periode 1971-2000 (figuur 2). Deze opwarming heeft grote gevolgen voor mens en natuur. Voordat we daarin duiken, is er eerst wat achtergrondkennis over de oceaan en diens stromingen nodig.
Figuur 1: Wereldwijde temperatuurmetingen van het oceaanoppervlak. (Climate Reanalyzer. Daily Sea Surface Temperature. Climate Change Institute, University of Maine. Opgehaald op 5 maart 2024 van https://climatereanalyzer.org/).
Figuur 2: Afwijking van de oceaantemperaturen op 17 juni 2023 (links) en 25 februari 2024 (rechts) ten opzichte van het gemiddelde over de periode 1971-2000. (Climate Reanalyzer. Daily Sea Surface Temperature. Climate Change Institute, University of Maine. Opgehaald op 5 maart 2024 van https://climatereanalyzer.org/).
Want hoe vindt onderzoek naar zulke enorme wateroppervlaktes eigenlijk plaats? “De grote vraag die wij ons stellen is: wat gebeurt er onder het oppervlak?” vertelt Katsman. “Daar zijn weinig metingen van, terwijl het heel belangrijk is om naar te kijken, omdat je zo het gedrag van oceanen en de wisselwerking met klimaat beter in kaart brengt. Ook vertonen de metingen die aan oceanen worden gedaan enorm veel variatie. Het is daarom moeilijk om een standaard vast te stellen voor het gedrag van oceanen: “normal is just a setting on your washing machine.””
Hoe ontstaan oceaanstromingen?
Ondanks het wisselvallige karakter van oceanen, lukt het wetenschappers toch om de mysteries van de diepzee steeds meer te ontrafelen, zo ook het ontstaan van oceaanstromingen. Water heeft een hoge warmtecapaciteit, wat inhoudt dat een kleine stijging in temperatuur overeenkomt met een relatief grote toename in warmte-energie, en dat geeft het een aanzienlijke rol in de bepaling van klimaat, vertelt Katsman. “Stromingen zorgen voor een herverdeling van warmte over de oceanen. De Noord-Atlantische Oceaan herbergt zodoende een kantelpunt voor het klimaat.” Naast dat de wind het oppervlaktewater in beweging brengt, ontstaan stromingen voornamelijk door temperatuur- en zoutverschillen die het soortelijk gewicht van water beïnvloeden: koud water met een hoog zoutgehalte is namelijk zwaarder dan warm water met een laag zoutgehalte. Hierdoor ontstaan er regionale verschillen in de dichtheid en druk van water en komen stromingen op gang.
Oceanografen hebben door het aaneen puzzelen van metingen alle oceaanstromingen schematisch in beeld gebracht: de transportband van de oceaan (figuur 3). Een uniek onderdeel van die oceaancirculatie ligt in de Noord-Atlantische Oceaan, waar warme stromingen naar het noorden leiden en als koude stromingen terugkomen, terwijl dit in overige delen van de oceaancirculatie juist precies andersom is. Om te kwantificeren wat in dit deel van de oceaan gebeurt, maken oceanografen gebruik van de term ‘AMOC’ (Atlantic Meridional Overturning Circulation), die het netto watertransport over het plaatselijke oceaanbekken aangeeft. De AMOC speelt een belangrijke rol in klimaat, omdat het warmte naar West-Europa brengt. Daarnaast vormt de oceaan als geheel een cruciale buffer voor klimaatverandering, vertelt Katsman. “Ongeveer 90% van de extra warmte die in het klimaatsysteem is gekomen, wordt door de oceaan opgevangen. Daarnaast komt 25% van de koolstofdioxide uit fossiele brandstoffen in de diepzee terecht.”
Figuur 3: De transportband van de oceaan. ("Overturning circulation of the global ocean," door NASA, Public domain, via Wikimedia Commons).
Hoe meten we de oceaan?
De AMOC speelt dus een belangrijke rol in ons klimaatsysteem en dat is reden te meer om de stroming goed in de gaten te blijven houden. “Maar metingen in de oceaan doen blijkt een ontzettend grote uitdaging. Ik ben mijn collega’s dagelijks dankbaar dat ze ervoor zorgen dat ik mijn werk vanaf mijn bureau kan doen, al heb ik beloofd om nog eens mee te gaan” vertelt Katsman grappend. Voor wie de wereldkaarten met oceaanmetingen bestudeert, ontdekt tegelijkertijd de belangrijkste routes van veel koopvaardijschepen. “Temperatuurmetingen kunnen door deze schepen al varend gedaan worden, maar metingen waarbij de schepen stil moeten liggen beginnen ze vaak al niet aan.”
De revolutionaire uitvinding van de argo float heeft ervoor gezorgd dat we tegenwoordig veel meer oceaanmetingen kunnen doen. Dit is een systeem van boeien met sensoren die zichzelf laten zinken en weer bovenkomen, terwijl ze data ophalen en doorsturen. Allerlei landen en organisaties beschikken over deze argo floats en zo hebben wetenschappers over de hele wereld data over de oceaan verkregen dat voor onderzoek gebruikt wordt.
Tenslotte worden oceaanmetingen gedaan aan de hand van klimaatmodellen. Deze modellen laten door de invloed van klimaatverandering op termijn een afzwakking van de AMOC zien. Wanneer zo’n model ingesteld wordt dat een kantelpunt bereikt wordt, voorziet Katsman een forse temperatuurdaling in het noordelijk halfrond. “Sommige mensen zien een afzwakking van de AMOC als een mooie kans dat de Elfstedentocht weer terugkomt, maar zulke veranderingen hebben grote ecologische gevolgen voor de wereld.” Om dit soort scenario’s in de toekomst te voorkomen, doet Katsman een beroep op het individu. “We moeten kijken naar onze eigen invloed om klimaatverandering tegen te gaan, want die is best groot. Het is onmogelijk om het altijd goed te doen, maar het werkt gelukkig ook veel beter als iedereen kleine stapjes zet, dan een paar individuen die alles goed doen. Wat wij nu doen, bepaalt de toekomst.”
