Climate change: challenges and solutions week 5

Deze week aandacht voor 2 belangrijke gevolgen van de klimaatverandering: de ijskappen van Groenland en Antarctica en het proces van oceaanverzuring door de toegenomen uitstoot van CO2 en de vele gevolgen daarvan.

1. Als onze planeet opwarmt stijgt de zeespiegel. Nu stijgt die door thermische uitzetting van de oceanen en het smelten van gletsjers en kleine ijskappen. Hoe zit het met de ijskappen van Antarctica en Groenland? Samen vormen ze 99 % van het gletsjerijs op aarde. Dat is gelijk aan ongeveer 65 meter van de zeespiegelstijging (zoveel ijs is dus opgesloten in deze ijskappen). Tot nu toe ging men ervan uit dat de randen van het gletsjerijs door de opwarming van de aarde zou den smelten en sneeuwval dit zou compenseren vanuit het middengebied van de ijskappen en de ijsstroom niet zou veranderen, de ijsdynamica dus. Maar de realiteit is dat de Groenlandse ijskap zeer snel reageert op de opwarming van de afgelopen twee decennia. Het IJsverlies en de stroomsnelheid van gletsjers namen toe, de randen trokken zich terug en de ijskap werd dunner. Op Groenland is de helft van het verlies van de totale massa gesmolten, terwijl de andere helft het gevolg is van blokken ijs die afbreken: de vorming van ijsbergen in zee waar de gletsjer in zee uitmondt. Dit proces staat bekend als afkalven. In 2012 was er bijna de hele zomer een abnormaal smeltproces gaande op de Groenlandse ijskap, het hoogste in het ‘satelliettijdperk’ met een maximum van 97 % (!!) smelten van de bovenste laag van de ijskap en een twee maanden langere looptijd van de zomerperiode dan 1979-2011. Groenland komt hiermee in de buurt van een kritisch omslagpunt. Als de gemiddelde jaarlijkse temperatuur in Groenland stijgt met ongeveer drie graden Celsius, dan zal de ijskap smelten in een tempo waardoor ze verandert in een kleinere landijskap (dus niet meer boven zee). Maar het smelten is slechts een deel van het verhaal. Een groot deel van het massaverlies van Groenland resulteerde ook nog in een toegenomen ijsstroming of uitspreiding van het ijs. Meer ijs stroomt nu naar de randen van de ijskap en gaat hiermee als ijsbergen verloren. Het natuurlijke schragingsproces (een ondersteuningsproces) raakt verstoord, waardoor de ijskappen instabieler worden en het massaverlies nog meer toeneemt. Dit gebeurde aan de westkust van Groenland op Jakobshavns Isbrae, een van de snelst stromende gletsjers in de wereld. De terugloop van 2000 tot 2006 verliep met bijna de dubbele gletsjerstroomsnelheid. Het verlies van het drijfijs droeg niet bij aan de zeespiegelstijging maar deze stroomversnelling van het gletsjerijs. Jakobshavns verloor de natuurlijke schraagondersteuning en dus stroomde meer landijs naar de randen van de ijskap waar het afkalfde als ijsbergen in de oceaan en DAT draagt direct bij aan de zeespiegelstijging. Afkalven is een natuurlijk ablatiemechanisme, samen met het smelten houdt het de ijsaanwas in de Groenlandse ijskap in evenwicht. Bij Jakobshavns Isbrae was er echter een versneld terugtrekken en dunner worden van de ijstong. Dit leidde tot ongekend massaverlies. Verwijdering van geschraagde ijsplaten rond ijsstromen hebben de neiging te resulteren in gletsjerstroomversnelling en in dunner ijs. De meest recente numerieke modellen voorspellen een zeespiegelstijging van 3,3 m als dit verdergaat. Wetenschappers moeten dit proces goed in de gaten houden omdat ze niet kunnen voorspellen hoe deze toekomst eruit zal zien, meten is weten en hiervan weten ze onvoldoende.

http://polarportal.org/en/greenland-ice-shelf/
http://www.antarcticglaciers.org/glaciers-and-climate/sea-level-rise-2/marine-ice-sheets/

2. Oceaanverzuring
Een op de drie van onze ademhalingen komt uit zuurstof geproduceerd door fytoplankton dat leeft in de oceanen. Oceanen beïnvloeden dus direct onze gezondheid en ze zijn een belangrijke voedselbron via onze visserij. Het is echt belangrijk om de gevolgen van klimaatverandering voor onze oceanen te begrijpen. Ongewervelde zeedieren staan aan de onderkant van de voedselketen van dieren. Gevolgen van de klimaatverandering werken van hieruit door naar boven in de voedselketen, naar onze voeding: de vis. Verzuring van de oceaan zien mariene wetenschappers als een van de grootste bedreigingen voor de oceaan. Wat is dat dan, oceaanverzuring? De oceaan speelt een heel belangrijke rol in de koolstofcyclus. Kooldioxide is oplosbaar in zeewater en eigenlijk absorbeert de oceaan ongeveer een derde van de atmosferische koolstofdioxide, ook de door de mens overmatige uitgestoten CO2. Terwijl CO2 oplost in het zeewater veroorzaakt het een reeks chemische reacties die leiden tot oceaanverzuring. Koolstofdioxide vormt, opgelost in zeewater, koolzuur: een instabiele stof die uiteenvalt in o.a. waterstofionen en deze bepalen de PHwaarde. CO2uitstoot neemt toe, dus de oceaan absorbeert en daarmee ook de hoeveelheid waterstofionen. Hiertegen heeft de oceaan een natuurlijke buffer om de PHwaarde juist te houden. De snelheid waarmee het CO2-gehalte toeneemt vormt het probleem: de oceaan kan niet in hetzelfde tempo de natuurlijke buffer tegen de waterstofionen vormen: VERZURING! Sinds de industriële revolutie nam de waterstofionenconcentratie in het oceaanwater 30% toe. Als we kooldioxide in de mate die we nu kunnen voorspellen blijven uitstoten in de atmosfeer, veranderen we de pHwaarde van ongeveer 0,3 tot 0,4 pH-eenheid tegen het einde van deze eeuw. Dat komt neer op een stijging van 120 % van de waterstofionen. Kunnen dieren zich hier nog aan aanpassen of gaat het allemaal te snel?

Een van de aspecten van de oceaanverzuring is de impact ervan op verkalking. Een groot aantal ongewervelde zeedieren hebben calciumcarbonaatskeletten. De eerdergenoemde natuurlijke buffer tegen CO2 in de oceaan verbruikt carbonaationen, de stof die deze dieren nodig hebben om te groeien. Het evenwicht is dus grondig verstoord. Door de overdosis CO2 draait de buffer overuren en blijft er te weinig over voor ongewervelden. Bovendien is de volgende stap dat deze structuren beginnen op te lossen. In de koude polaire wateren, zoals de Noordpool en de Zuidpool, waar meer kooldioxide in het zeewater oplost omdat het kouder is, vinden we al kleine zeedieren met calciumcarbonaatschelpen die tekenen van dit ontbindings(oplossings)proces laten zien. Als ze zich onvoldoende kunnen ontwikkelen, zullen ze de voedselketen gevoelig beïnvloeden. Een andere vraag is: kunnen dieren zich voldoende ontdoen van CO2, om zo niet zelf ook te verzuren? Sommige dieren zijn hier beter in dan andere. Een sedentair dier als een zeeslak bijvoorbeeld is minder goed aangepast. Hij is veel gevoeliger voor interne acidose door oceaanverzuring omdat hij die systemen voor het bufferen van kooldioxide in zijn cellen niet (op tijd) opbouwde.
Het meest gevoelige deel van de levenscyclus voor veranderingen als oceaanverzuring is voortplanting. Mariene ongewervelde larven staan bekend als zeer gevoelig voor elke vorm van verandering in zeewater. Wetenschappers stelden vast uit oceaanverzuringexperimenten dat calciumcarbonaatskeletten van bijvoorbeeld zee-egellarven zich niet goed vormen eenmaal blootgesteld aan de te verwachten oceaanconditie voor het einde van deze eeuw. De verzuring dreigt zo belangrijke voedselketens te ontrafelen door het leven moeilijk te maken voor bijvoorbeeld een kleine zeeslak (pteropod). Het is het favoriete voedsel van kleine vissen die op hun beurt voedsel zijn voor grotere vissen, pinguïns, walvissen en zeevogels. Oceaanverzuring haalt de carbonaationen weg uit het zeewater dat vleugelslakjes nodig hebben om nieuwe schelpen te bouwen en het beschadigt ook hun bestaande schelpen. Zie daar de kettingreactie.

De oceaan absorbeert CO2. Een belangrijke vraag is verder: hoe gaat de verandering van de PHwaarde en de verhoogde kooldioxideniveaus in het zeewater om met andere belastingen? Oceaanverzuring gebeurt niet in een ongerepte oceaan, het gebeurt tegen de achtergrond van de milieuvervuiling en chemische verontreiniging. Hoe zal de oceaanverzuring interageren met chemische stoffen waarvan bekend is dat ze in sommige wateren voorkomen?
De echt grote vraag is hoe lang de oceaan een vat kan blijven voor atmosferische kooldioxide voordat hij verzadigd raakt, een proces dat misschien al aan de gang. De gevolgen voor ons toekomstige klimaat en voor de oceaan zijn immens.

http://www.nasa.gov/topics/earth/features/climate_acidocean.html

Scriptor volgt, vertaalt en schrijft over deze cursus

Tags: artikel, Climate change: challenges and solutions week 5, co2uitstoot, cursus klimaatverandering, Exeter university, ijskappen, oceaanverzuring, Webboulevard online Magazine - Groen en duurzaam