In een verre, ijskoude uithoek van de aarde kan ons lot worden bezegeld. Om die reden zijn 100 Amerikaanse en Britse onderzoekers neergestreken op de enorme Thwaitesgletsjer.
Rondom de oranje tenten is het een en al sneeuw en ijs. De gletsjer lijkt onaantastbaar. Maar diep eronder is er iets helemaal mis.
De onderzoekers horen bij het vijfjarige project International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC), dat moet beoordelen hoe groot de kans is dat heel West-Antarctica onder ons vandaan smelt – en wanneer dat zou gebeuren.
Vanuit hun tent, veilig voor de poolwind, volgen ze gespannen wat er 600 meter lager gebeurt. De onderwaterrobot Icefin stuurt videobeelden en zorgwekkende temperatuurmetingen naar boven.
Hij komt steeds dichter bij de aardingslijn, waar het zeewater, het gesteente en het gletsjerijs elkaar ontmoeten. Langzaam doemt boven in het beeld de ijskap op.
Als Icefin op een paar meter afstand is, zien de onderzoekers rafelige patronen in de ijswand: sporen van turbulent zeewater van 2 °C, dat zich onder de gletsjer door vreet.
VIDEO: Volg Icefins ontmoeting met de aardingslijn
De onderwaterrobot Icefin ontdekte rafelige patronen van warm zeewater nabij de plek waar het drijvende deel van de Thwaitesgletsjer op het bodemgesteente stuit.
Als de hele Thwaitesgletsjer in zee belandt, stijgt de zeespiegel 80 centimeter. En daar blijft het niet bij, want Thwaites is slechts de stop van een enorme badkuip, waardoor het ijs van heel West-Antarctica kan wegstromen.
Onderzoekers landen op gletsjer
De ijskap van West-Antarctica is van nature kwetsbaarder voor temperatuurstijgingen dan de andere twee grote ijskappen, die van Oost-Antarctica en Groenland. De ijskap van West-Antarctica rust namelijk grotendeels op gesteente een paar honderd meter onder het wateroppervlak.
Daardoor kan warm zeewater het ijs van onderaf doen smelten, wat veel sneller gaat dan wanneer het ijs smelt door warme lucht van boven – net zoals een ijsblokje sneller smelt in warm water dan in lucht met dezelfde temperatuur.
Warm water en zachte lucht worden ijskap fataal
Zeewater van 2 °C dringt tussen het drijvende ijsplateau aan de voorkant van de Thwaitesgletsjer en de vaste ijskap. Het water dreigt zich een weg te smelten naar een diep bassin onder de gletsjer.
Warm water vreet zich onder ijs door
Het voorste deel van de Thwaitesgletsjer bestaat uit een drijvend ijsplateau. Warm zeewater dringt onder het ijs, waardoor er ijsbergen afbreken en het gletsjerfront wordt teruggedrongen.
Smeltwater smeert de ondergrond
Warme lucht smelt het ijs van boven. Het water dringt door spleten in het ijs omlaag naar het gesteente onder de ijskap. Hier werkt het water als smeermiddel, waardoor het ijs makkelijker naar zee glijdt.
Zeewater dringt diep bassin binnen
De vaste gletsjer wordt geblokkeerd door onderzees gesteente bij de aardingslijn.
Zeewater dringt diep bassin binnen
Als het ijs de rotsen passeert, dringt het in een 1,5 km diep bassin en wordt de gletsjer een drijvend ijsplateau.
Zee kan volgend rif ook passeren
De gletsjer trekt zich verder terug, tot het front de volgende blokkade bereikt: een rif op 70 kilometer onder de ijskap. Als de zee ook deze blokkade passeert, is de hele gletsjer ten dode opgeschreven.
De Thwaitesgletsjer kalft de laatste 30 jaar sneller af dan normaal. Het front van de gletsjer trekt zich nu met een snelheid van 4 kilometer per jaar terug en het drijvende ijsplateau aan de voorkant van de gletsjer stort per jaar 126 miljard ton ijs in zee.
Het massaverlies is zo groot dat de gletsjer voor 4 procent van de jaarlijkse zeespiegelstijging van 3,4 millimeter verantwoordelijk is.
4 procent van de mondiale zeespiegelstijging komt nu van de Thwaitesgletsjer.
Tot dusver volgde de wetenschap deze dramatische gebeurtenissen met satellieten, maar om de toekomst van de gletsjer exact te kunnen voorspellen, moeten er heel veel metingen ter plaatse worden gedaan.
Om die reden kenden de Amerikaanse National Science Foundation en de Britse Antarctic Survey 50 miljoen dollar toe aan een expeditie naar de gletsjer in de Antarctische zomer, van oktober tot februari.
Begin 2020 trotseerden de onderzoekers het extreme weer om af te reizen naar de meest verlaten en winderige plek van het poolcontinent.
West-Antarctica is gedoemd
In 2002 vrat het zeewater zich een weg onder het Antarctisch Schiereiland door naar het kleine Larsen B-ijsplateau, dat instortte.
Dat was niet zo erg, want het plateau dreef toch al in het water. Maar als dit scenario zich herhaalt met de Thwaitesgletsjer, zijn de gevolgen niet te overzien.
IJsplateaus fungeren als rem
Naarmate de zee opwarmt, breken er ijsbergen af van de drijvende ijsplateaus die zich voor aan de gletsjers bevinden. Als de ijsplateaus instorten, kalven de gletsjers nog verder af.
Gletsjer verliest per jaar 126 mld ton ijs
Het oranje geeft het jaarlijkse massaverlies aan ijs aan achter de Thwaites- en Pine Island-gletsjer. Als de gletsjers volledig smelten, stijgt de zeespiegel met 80 centimeter.
West-Antarctica dreigt te verdrinken
Achter Thwaites ligt de 2 kilometer diepe Bentleydiepte. Als de gletsjer zich door de kloof terugtrekt naar het Transantarctisch Gebergte, zal West-Antarctica in een oceaan veranderen.
10 procent van het ijs van Antarctica bestaat uit ijsstromen, gebieden van de ijskappen die veel sneller bewegen dan de rest van het ijs.
De Thwaitesgletsjer houdt een kilometers dikke ijsstroom ter grootte van 192.000 km2 tegen – iets kleiner dan Groot-Brittannië.
Momenteel vormt een drijvend ijsplateau vóór aan de gletsjer een soort kurk die het ijs de weg naar zee verspert. Maar als die verdwijnt, zal het ijs versnellen en breken er steeds meer ijsbergen af.
De Thwaitesgletsjer mondt uit in de Amundsenzee bij West-Antarctica. De ijsplaat voor de gletsjer dient als een enorme kurk voor het achterliggende ijs, dat genoeg water bevat om de zeespiegel wereldwijd met 80 centimeter te doen stijgen.
Achter de Thwaitesgletsjer ligt de ruim 2 kilometer diepe Bentleydiepte. Hij loopt tot aan het Transantarctisch Gebergte, dat West- en Oost-Antarctica scheidt.
Als de gletsjer door deze diepte gaat en het gebergte bereikt, stort de ijskap van West-Antarctica waarschijnlijk volledig in en blijft er een oceaan met een paar eilanden over.
In dat geval stijgt de zeespiegel met 3,3 meter en raken kustplaatsen overal ter wereld overstroomd. Daarom wordt de Thwaitesgletsjer wel de Doomsday Glacier genoemd.
Warm water stijgt op uit de diepte
Het warme zeewater dat op dit moment de aardingslijn bij de Thwaitesgletsjer en de naastgelegen Pine Island-gletsjer aantikt, heeft een lange reis vanuit de noordelijke Atlantische Oceaan afgelegd.
Het zinkt daar en drijft als zeestroom in zuidelijke richting naar Antarctica, waar het water een bodemstroom vormt die op 530 meter diepte rond het poolcontinent draait.
Boven op die stroom ligt de ijzige Zuidelijke IJszee, waar de watertemperatuur slechts iets boven het vriespunt van zout water van -2 °C ligt.
De opwarming van de aarde heeft echter de windpatronen veranderd. Als gevolg daarvan wordt het warmere water van de bodemstroom over het continentale plat in de richting van de gletsjers gestuwd.
Een belangrijk doel van Icefin is dan ook turbulentie te registreren in opstijgend bodemwater bij de Thwaitesgletsjer.
Hoe meer en hoe sterkere draaikolken, hoe meer warm water er naar de ijskap toe wordt gestuwd. De metingen wijzen uit dat de gletsjer onderaan smelt.
Om de toekomst van het ijs in een warmere wereld te kunnen voorspellen, is echter een vollediger beeld nodig van de bedreigde gletsjer.
Explosies leggen ondergrond bloot
Een van de hoofdvragen is of de ondergrond van een 1,5 kilometer diep bassin onder de gletsjer oneffen of glad is. Hoe gladder de structuur, hoe sneller het ijs kan bewegen.
Om hierachter te komen brengen geologen explosieven tot ontploffing op het vaste ijs. De geluidsgolven worden door het gesteente onder het ijs weerkaatst en leggen de topografie bloot.
Vooral een rif op 70 kilometer onder de ijskap is interessant, want dit kan de laatste blokkade vormen voor de terugtrekking van het ijs. Er wordt een exact beeld van de rotsen gecreëerd, inclusief de hoogte van de toppen. Die bepaalt hoeveel de zee mag stijgen voordat de gletsjer gedoemd is.
Ook de kristalstructuur en compactheid van het ijs bepalen hoe snel de gletsjer over het onderzeese gesteente glijdt. Met radarmetingen van vliegtuigen worden alle lagen van het ijs geïdentificeerd.
Zo werd er een met water gevulde holte helemaal onder in de gletsjer achter de aardingslijn ontdekt.
Met warmwaterboringen in het vaste ijs en het ijsplateau zijn aan weerszijden van de aardingslijn sensoren aangebracht. Zo moet de komende jaren duidelijk worden hoe snel de onderkant van de gletsjer beweegt.
De boorgaten in het plateau worden ook benut om zeebodemkernen van sediment uit te boren. Dat kan laten zien hoe de gletsjer zich terugtrok toen de temperatuur na de laatste ijstijd, 11.700 jaar geleden, abrupt steeg. Die informatie geeft de onderzoekers inzicht in de manier waarop het ijs zal reageren op toekomstige opwarming.
Weerstations op de gletsjer, het plateau en de ijsbergen meten windsterkte, luchttemperatuur en de ijsomstandigheden op zee.
Daarnaast krijgen 18 zeeolifanten en Weddellzeehonden sensoren op hun huid geplakt, achter de kop. Deze zeezoogdieren leven in het water vóór en onder het ijsplateau en zoeken daar naar voedsel op de zeebodem.
Daardoor kunnen de sensoren de omstandigheden op elke diepte registreren. Een ander voordeel van de inzet van deze dieren is dat de metingen plaats kunnen vinden in de winter, als dik zee-ijs schepen de weg naar het gebied verspert.
Wetenschap zet alle middelen in
De Thwaitesgletsjer is tot nog toe alleen geobserveerd met satellieten, maar nu gaan 100 onderzoekers met vliegtuigen, robots en duikboten bestuderen hoe de gletsjer op de opwarming van de aarde reageert.
Radar
Radar in vliegtuigen legt de lagen van de ijskap en het samenspel met de ondergrond bloot. Op basis van de metingen wordt de invloed van de opwarming op de gletsjer voorspeld.
Warmwaterboor
Een boorkop van gesmolten sneeuw graaft zich door het ijsplateau omlaag. Dan boort hij kernen uit in de zeebodem, die laten zien hoe de gletsjer zich na de laatste ijstijd terugtrok.
Weerstations
Op het ijsplateau voor aan de gletsjer en op naburige ijsbergen komen weerstations. Die meten de wind, temperatuur, bewegingen van de zeestromen en de ijsomstandigheden op zee.
Robots
De onderwaterrobot Icefin duikt onder het ijsplateau en meet de zeetemperatuur bij de aardingslijn, waar de vaste ijskap van de gletsjer het onderliggende gesteente ontmoet.
Gliders
Deze robotduikboten zijn verankerd aan boeien en bewegen op de opwaartse kracht van het water. Ze registreren de zoutconcentratie, turbulentie en stromingen rond het ijsplateau.
De meest rechtstreekse metingen van de stroomomstandigheden en de turbulentie in het warme bodemwater komen van gliders, minirobotonderzeeërs.
Deze hebben geen motor, maar laten zich voortstuwen door de opwaartse kracht van het water. Met microfoons nemen ze het geluid op van grote ijsbergen die van het ijsplateau af breken, in het water vallen en naar zee drijven.
Hogere ijswand kan instabiel zijn
De geluiden worden harder en frequenter als het ijsplateau vóór de gletsjer instort en het warme zeewater voorbij de aardingslijn dringt.
In dat geval trekt de gletsjer zich door het 1,5 kilometer diepe bassin achter de rotsen terug. Tegelijk worden de loodrechte ijswanden van het gletsjerfront alsmaar hoger naarmate de gletsjer zich terugtrekt door de steeds dikkere ijsmassa van de achterliggende ijsstroom.
1600 meter duikt de onderwatersonde Icefin onder de gletsjer.
Hoe hoger de ijswanden worden, hoe vaker ze loodrecht afbreken en reusachtige ijsbergen vormen. Als de ijsbergen in het water vallen, veroorzaken ze huizenhoge golven, die nog meer ijs van het gletsjerfront af slaan.
Dat proces kan leiden tot een sneeuwbaleffect, waarbij het ijs sneller uiteenvalt dan in de huidige ijsmodellen wordt voorspeld.
Op dit moment is er echter niemand die kan zeggen of dat schrikbeeld bewaarheid zal worden. Alle data die de onderzoekers in het veld verzamelen, moet daarom worden gebruikt om modellen te ontwikkelen van de gletsjer, waarin de omstandigheden in het ijs, de bodem, de zee en de atmosfeer aan elkaar gekoppeld worden.
Met behulp van die data kan hopelijk een antwoord worden gegeven op drie beslissende vragen.
Video: Vlieg naar het deinende ijs van de gletsjer des doods.
Ga mee aan boord van het radarvliegtuig van de Zuidpoolexpeditie, van waaruit wetenschappers de gevaarlijkste gletsjers van de planeet op veilige afstand kunnen bestuderen.
In de eerste plaats moet worden berekend in hoeverre de Thwaitesgletsjer tot 2100 zal bijdragen aan de zeespiegelstijging. De huidige modellen voor die stijging gaan uit van 30 centimeter tot iets meer dan een meter.
Verder moeten de onderzoekers bepalen of de ontwikkeling onherroepelijk is – met of zonder de mondiale opwarming. Oceanen reageren langzamer op temperatuursveranderingen dan de lucht en zullen nog eeuwen nadat de lucht is afgekoeld warm blijven.
Daarom moet er onderzocht worden of het hoge rif op 70 kilometer onder de ijskap een effectieve stop kan vormen die het terugtrekken van de gletsjer tot staan kan brengen of in elk geval decennia of zelfs eeuwen kan uitstellen.
80 cm stijgt het zeeniveau wereldwijd als de Thwaitesgletsjer instort.
Als de oceanen zozeer stijgen dat de stop onderloopt, kan heel de huidige ijsstroom van 192.000 km2 achter de Doomsday Glacier in zee terechtkomen, waarna de ijskap van West-Antarctica volledig instort.
Ten slotte moet de vraag worden beantwoord of het ergst denkbare scenario zich al in de komende eeuw zal afspelen, of dat er meer tijd is om maatregelen te treffen.