Kaart van Groenland met temperatuurveranderingen. Afbeelding tegoed: ESA. Klik om te vergroten.
Onderzoekers hebben meer dan een decennium aan gegevens van radarhoogtemeters op ESA's ERS-satellieten gebruikt om het meest gedetailleerde beeld tot nu toe te geven van dikteveranderingen in de Groenlandse ijskap.
Een door Noorwegen geleid team gebruikte de ERS-gegevens om hoogteverschillen in de Groenlandse ijskap van 1992 tot 2003 te meten, waarbij tijdens de onderzoeksperiode een recente groei in de binnensecties werd geschat op ongeveer zes centimeter per jaar. Het onderzoek zal in november door Science Magazine worden gepubliceerd, op 20 oktober in de online Science Express.
ERS-radarhoogtemeters werken door 1800 afzonderlijke radarpulsen per seconde naar de aarde te sturen en vervolgens vast te leggen hoe lang het duurt voordat hun echo 800 kilometer terugkaatst naar het satellietplatform. De sensor vermenigvuldigt de reis van zijn pulsen tot onder een nanoseconde om de afstand tot de planeet beneden te berekenen met een maximale nauwkeurigheid van twee centimeter.
ESA heeft sinds juli 1991, toen ERS-1 werd gelanceerd, ten minste één werkende radarhoogtemeter in polaire baan. Het eerste ruimtevaartuig voor aardobservatie van ESA werd in april 1995 vergezeld door ERS-2, en in maart 2002 de Envisat-satelliet met tien instrumenten.
Het resultaat is een wetenschappelijk waardevolle dataset op lange termijn die de oceanen en het land van de aarde en ijsvelden beslaat - die kan worden gebruikt om de onzekerheid te verminderen over de vraag of landijskappen groeien of krimpen naarmate de bezorgdheid toeneemt over de effecten van de opwarming van de aarde.
De ijskap over het grootste eiland van Groenland op aarde heeft een oppervlakte van 1 833 900 vierkante kilometer en een gemiddelde dikte van 2,3 kilometer. Het is de op één na grootste concentratie van bevroren zoetwater op aarde en als het volledig zou smelten, zou de wereldwijde zeespiegel met wel zeven meter stijgen.
De instroom van zoet water in de Noord-Atlantische Oceaan door een toename van het smelten van de Groenlandse ijskap zou ook de Golfstroom kunnen verzwakken, wat mogelijk ernstige gevolgen kan hebben voor het klimaat van Noord-Europa en de rest van de wereld.
Inspanningen om veranderingen in de Groenlandse ijskap te meten met behulp van veldwaarnemingen, vliegtuigen en satellieten hebben de afgelopen tien jaar de wetenschappelijke kennis verbeterd, maar er is nog steeds geen consensus over de algehele massabalans van de ijskap. Er zijn echter aanwijzingen voor smelten en verdunnen in de marginale kustgebieden van de afgelopen jaren, evenals aanwijzingen dat grote gletsjers in Groenland kunnen oplopen, mogelijk als reactie op klimaatschommelingen.
Veel minder bekend zijn veranderingen die optreden in het enorme verhoogde binnengebied van de ijskap. Daarom een internationaal team van wetenschappers - van het Nansen Environmental and Remote Sensing Centre (NERSC) in Noorwegen, het Mohn-Sverdrup Center for Global Ocean Studies and Operational Oceanography en het Bjerknes Center for Climate Research, het Russische Nansen International Environmental and Remote Sensing Center en de Verenigde Staten 'Environmental Systems Analysis Research Center - waren gedwongen de langste continue dataset van satelliethoogtemeterwaarnemingen van Groenlandse ijskaphoogten af te leiden en te analyseren.
Door tientallen miljoenen datapunten van ERS-1 en ERS-2 te combineren, heeft het team ruimtelijke patronen bepaald van variaties en veranderingen in de hoogte van het oppervlak over een periode van 11 jaar.
Het resultaat is een gemengd beeld, met een netto toename van 6,4 centimeter per jaar in het binnengebied boven 1500 meter hoogte. Beneden die hoogte is het hoogteveranderingspercentage minus 2,0 cm per jaar, wat in grote lijnen overeenkomt met de gerapporteerde dunner wordende randen in de ijskap. De trend onder de 1500 meter omvat echter niet de steil aflopende marginale gebieden waar de huidige hoogtegegevens niet bruikbaar zijn.
De ruimtelijk gemiddelde toename is 5,4 cm per jaar over het studiegebied, gecorrigeerd voor opheffing na de ijstijd van het gesteente onder de ijskap. Deze resultaten zijn opmerkelijk omdat ze in contrast staan met eerdere wetenschappelijke bevindingen over balans in het hooggelegen ijs van Groenland.
Het team, onder leiding van professor Ola M. Johannessen van NERSC, schrijft deze interne groei van de Groenlandse ijskap toe aan meer sneeuwval die verband houdt met variabiliteit in de regionale atmosferische circulatie die bekend staat als de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO). De NAO werd voor het eerst ontdekt in de jaren twintig van de vorige eeuw en werkt op dezelfde manier als het El Niño-fenomeen in de Stille Oceaan en draagt bij aan klimaatschommelingen in de Noord-Atlantische Oceaan en Europa.
Door hun gegevens te vergelijken met een index van de NAO, stelden de onderzoekers een directe relatie vast tussen de hoogteverandering van de Groenlandse ijskap en sterke positieve en negatieve fasen van de NAO tijdens de winter, die grotendeels de temperatuur en neerslagpatronen over Groenland beheersen.
Professor Johannessen merkte op: "Deze sterke negatieve correlatie tussen hoogteverschillen in de winter en de NAO-index suggereert een ondergewaardeerde rol van het winterseizoen en de NAO voor hoogteverschillen - een wildcard in de massabalansscenario's van de Groenlandse ijskap onder opwarming van de aarde."
Hij waarschuwde dat de recente groei die is gevonden in de radaraltimetrie-enquête niet noodzakelijk een langetermijn- of toekomstige trend weerspiegelt. Omdat de natuurlijke variabiliteit in de klimaatcyclus op hoge breedtegraad, waaronder de NAO, erg groot is, blijft zelfs een dataset van 11 jaar kort.
"Er is duidelijk behoefte aan voortdurende monitoring met behulp van nieuwe satelliethoogtemeters en andere waarnemingen, samen met numerieke modellen om het massabudget van de Groenlandse ijskap te berekenen," voegde Johannessen toe.
Modelleringsstudies van de massabalans van de Groenlandse ijskap onder opwarming van de aarde hebben aangetoond dat temperatuurstijgingen tot ongeveer 3 ° C leiden tot positieve veranderingen in de massabalans op grote hoogte - als gevolg van sneeuwophoping - en negatief op lage hoogte - als gevolg van sneeuwsmelting die de accumulatie overschrijdt.
Dergelijke modellen komen overeen met de nieuwe observatieresultaten. Maar nadat die drempel is bereikt, mogelijk binnen de komende honderd jaar, zouden verliezen door smelten de accumulatie door toename van sneeuwval overtreffen - dan zou de meltdown van de Groenlandse ijskap plaatsvinden.
Een paper dat in juni van dit jaar in Science is gepubliceerd, beschrijft de resultaten van een vergelijkbare analyse van de Antarctische ijskap op basis van ERS-radarhoogtemetergegevens, uitgevoerd door een team onder leiding van professor Curt Davis van de Universiteit van Missouri-Columbia.
De resultaten toonden verdikking in Oost-Antarctica in de orde van 1,8 cm per jaar, maar dunner over een aanzienlijk deel van West-Antarctica. Gegevens waren niet beschikbaar voor een groot deel van het Antarctisch Schiereiland, onderhevig aan recente uitdunning van de ijskap als gevolg van de opwarming van het regionale klimaat, opnieuw vanwege beperkingen in de huidige prestaties van de radarhoogtemeter.
ESA's CryoSat-missie, verloren tijdens de lancering op 8 oktober, droeg 's werelds eerste radarhoogtemeter speciaal gebouwd voor gebruik op zowel land- als zee-ijs. In de context van landijskappen zou CryoSat in staat zijn geweest om gegevens te verzamelen over steil aflopende ijsmarges die onzichtbaar blijven voor de huidige radarhoogtemeters - dit zijn juist de regio's waar het grootste verlies plaatsvindt.
Er worden momenteel inspanningen geleverd om de mogelijkheid te onderzoeken om een CryoSat-2 te bouwen en te vliegen, met een beslissing die tegen het einde van het jaar moet worden genomen. Ondertussen zal het waardevolle klimatologische record van de ijskapveranderingen, opgesteld door ERS en Envisat, verder worden uitgebreid.
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
