Het raadsel van de ijskliffen op Antarctica

Hoge ijskliffen bij een zich snel terugtrekkende gletsjer in West-Antarctica zijn mogelijk minder kwetsbaar voor op hol geslagen ijsverlies dan eerder werd gedacht. Dat is goed nieuws, want zulk versneld ijsverlies was één van de processen met een kleine kans maar met een grote impact voor de zeespiegelstijging in de IPCC en KNMI’23-klimaatscenario’s. Dat lijkt voor dit mechanisme de komende 100 jaar dus nog minder waarschijnlijk te zijn dan gedacht. Dit neemt overigens niet weg dat er ook nog andere processen zijn die niet in de huidige scenario’s zijn meegenomen, maar alsnog voor een hogere zeespiegelstijging kunnen zorgen dan in de gangbare scenario’s.

Instabiliteit van mariene ijskliffen 

Antarctica is omringd door ijsplaten die op de oceaan drijven, de uitlopers van de gletsjers van de ijskap. Als deze drijvende ijsplaten snel verdwijnen door smelt en afbrokkeling kunnen aan de randen van Antarctica ijskliffen ontstaan die hoog boven het oceaanoppervlak uitsteken. In theorie kunnen deze hoge ijskliffen snel afkalven onder hun eigen gewicht wanneer ze een bepaalde hoogte bereiken. Daardoor zouden de kliffen zich kunnen terugtrekken naar het dikkere binnenland van de ijskap, waardoor ze nog sneller zouden afbreken en zich verder kunnen terugtrekken. Dit zelfversterkende effect wordt de instabiliteit van mariene ijskliffen genoemd (hierna MICI, de afkorting van Marine Ice Cliff Instability). Afbeelding 1 hieronder is hiervan een illustratie,   

Minder kans op snelle terugtrekking 

Een nieuwe studie laat zien dat MICI in de komende eeuw waarschijnlijk een beperkte rol zal spelen op West-Antarctica. Eerder werd met een relatief eenvoudig model ingeschat dat MICI kon plaatsvinden bij ijskliffen vanaf 80 meter hoogte. Een meer fysisch model voor het nabootsen van ijskliffen laat zien dat MICI waarschijnlijk pas bij 135 meter hoogte plaatsvindt.  

Afbeelding 1. Het instorten van ijskliffen op Antarctica volgens twee studies. Het terugtrekken van de gletsjer gebeurt wanneer het afkalven, waarbij ijs van de klif afbrokkelt, groter is dan de ijsstroom, die ijs naar de klif brengt (eerdere studie links). Wanneer de ijsstroom versnelt, wordt de ijsklif ook dunner, waardoor het afkalven mogelijk wordt stopgezet (nieuwe studie rechts). Bron: Robel ea, Science Advances, 2024.

Dit mechanisme is nu ingebouwd in drie verschillende ijskapmodellen om de Thwaites gletsjer na te bootsen, die door glaciologen als kwetsbaar voor MICI wordt ingeschat. De ijsplaat die voor de Thwaites gletsjer ligt is al gedeeltelijk beschadigd. Voor de komende 100 jaar laten deze simulaties geen terugtrekking van de gletsjer zien als de ijsplaat verdwijnt. Dit betekent echter niet dat de Thwaites gletsjer stabiel blijft, want ook een ander zelfversterkend proces, onder glaciologen bekend als MISI (Marine Ice Sheet Instability), draagt bij aan het versneld terugtrekken van de gletsjer. Bovendien warmen de oceaan en de atmosfeer op, waardoor het ijs zal blijven smelten. 

Twee dempende effecten 

De computersimulaties laten zien dat twee mechanismen zorgen voor een kleinere kans op MICI dan tot nu toe gedacht. Ten eerste is de stroomsnelheid van de gletsjer na het verdwijnen van de bijbehorende ijsplaat zodanig groot, dat de gletsjer steeds wordt ‘aangevuld’ met nieuw ijs. Dit leidt direct tot zeespiegelstijging, maar de gletsjer trekt zich daardoor niet terug waardoor het dikkere ijs in het binnenland niet wordt bereikt. Ten tweede wordt het dikkere ijs in het binnenland bovendien snel dunner door het uitrekken van het ijs door de stroomversnelling (zoals een elastiek), waardoor er minder hoge ijskliffen ontstaan (zie afbeelding 1). Dit nieuwe inzicht is een grote stap in het onderzoek naar de Antarctische ijskap maar het verschil met een eerdere studie laat zien dat wetenschappers hier nog iets uit te zoeken hebben. Het gevolg is dat zeer hoge zeespiegelscenario’s waarin MICI een rol speelt minder waarschijnlijk worden ingeschat, ten minste voor de komende 100 jaar en mogelijk ook na 2100. 

Instabiele ijskappen in zeespiegelprojecties 

De invloed van een opwarmend klimaat op de Antarctische ijskap is omgeven door veel onzekerheden die slechts beperkt in cijfers uitgedrukt kunnen worden. Om deze toch mee te nemen in zeespiegelprojecties zijn scenario’s ontwikkeld met een kleine kans, maar een grote impact. Zie afbeelding 2 hieronder. In deze zogenaamde low likelihood-high impact scenario’s speelt MICI een belangrijke rol, met name na 2100. Deze worden beschreven in het IPCC-rapport en de KNMI’23-klimaatscenario’s voor zeespiegelstijging. In deze scenario’s bereikt de bijdrage van de Antarctische ijskap aan de wereldwijde zeespiegelstijging ongeveer een meter in 2100 tot wel 9 meter hoogte in 2300.  

Afbeelding 2. KNMI’23 zeespiegelscenarios. De gangbare scenarios onder lage en hoge uitstoot zijn omgeven met een onzekerheidsmarge. De ‘low likelihood-high impact' scenario's die rekening houden met MICI zijn weergegeven als stippellijnen.

Waar MICI een kleinere rol lijkt te spelen, zijn de afgelopen jaren veel nieuwe processen aan het licht gekomen die momenteel niet in de gangbare scenario’s van het IPCC en het KNMI zijn verwerkt. Een kleine greep hieruit zijn het openwrikken van ijskloven door smeltwater, veranderende gladheid van de ondergrond, versterkte oceaanopwarming door smeltwater, en plaatselijk versterkte smelt aan de bovenkant en onderkant van het kritieke overgangsgebied tussen gegrond en drijvend ijs. De onzekerheidsmarge in de gangbare scenario’s reflecteert onvolledig de daadwerkelijke onzekerheden. Om de onderschatting van onzekerheden te voorkomen zijn de low likelihood-high impact scenario’s toegevoegd en in het licht van bovenstaande processen zijn deze ook zonder MICI van toepassing.  

Hoe nu verder? 

Binnen het kennisprogramma zeespiegelstijging werkt het KNMI aan het integreren van de scenario’s met een kleine kans, maar een grote impact in de gangbare zeespiegelscenario’s. Deze studie biedt een manier om de mogelijkheid van MICI in alle ijskapmodellen op te nemen, wat de komende jaren naar verwachting zal zorgen voor betrouwbaardere zeespiegelprojecties. Zolang de overige grote onzekerheden naast MICI niet in kaart zijn gebracht, blijven zulke low likelihood-high impact scenario’s echter onderdeel van de klimaatrisico’s waar we mee te maken hebben. 

KNMI-klimaatbericht door Eveline van der Linden, Erwin Lambert en Dewi Le Bars