Er gebeurt iets heel vreemds wanneer ijskappen smelten. Lokaal daalt de zeespiegel, terwijl duizenden kilometers verderop het waterpeil juist stijgt. Zwaartekrachteffecten zorgen voor een ingewikkeld proces, waar nu meer over duidelijk is.

Al honderd jaar proberen wetenschappers dit proces te doorgronden en voorspellen, maar het vinden van specifieke vingerafdrukken van smeltende ijsschotsen is een grote uitdaging. Nu hebben Harvard-onderzoekers deze mysterieuze zeespiegelpatronen en waterbewegingen eindelijk kunnen bewijzen.

Poolkappen, ijsschotsen en gletsjers
Het proces werkt als een soort wipwap. In het gebied waar een enorme ijsmassa smelt, daalt de oceaanspiegel. Maar duizenden kilometers verderop stijgt het water juist. Dit komt voornamelijk door het verlies van zwaartekracht in de omgeving van de smeltende ijskap, waardoor het water zich verder verspreidt. Deze patronen worden ook wel vingerafdrukken van de zeespiegel genoemd, omdat elke smeltende gletsjer of ijskap een unieke invloed heeft op het zeeniveau. De zeespiegel stijgt wereldwijd niet even hard en dat weten we al heel lang, maar de oorzaak daarvan was niet geheel duidelijk, omdat een specifieke vingerafdruk nooit met zekerheid is vastgesteld. Gelukkig is daar nu verandering in gekomen.

Vingerafdrukken
Een team van wetenschappers geeft in Science aan met meer dan 99,9 procent zekerheid de eerste van deze vingerafdrukken te hebben ontdekt. Daarmee bevestigen ze niet alleen bijna een eeuw aan zeespiegelonderzoek, ook is het veel beter mogelijk om modellen te ontwikkelen voor toekomstige zeespiegelstijging.

“Bij de bouw van infrastructuur aan de kust of in de stad is alles gebaseerd op het idee van deze vingerafdrukken”, zegt geofysicus Jerry Mitrovica van Harvard. “Daarom zijn deze zeespiegelpatronen zo belangrijk. Ze maken het mogelijk om in te schatten hoe de zeepspiegel verandert. We hebben nu dus veel meer vertrouwen in onze voorspellingen. Als de natuurkundige formules waarop de vingerafdrukken zijn gebaseerd niet kloppen, dan moet al het moderne zeespiegelonderzoek op de schop.”

Moeilijk aan te tonen
De vingerafdrukken zijn erg moeilijk om aan te tonen vanwege de grote schommelingen in het oceaanniveau die worden veroorzaakt door veranderende getijden, zee- en windstromingen. Wat het allemaal extra moeilijk maakt, is dat onderzoekers minuscule bewegingen van het waterniveau proberen te detecteren. Een paar millimeter verschil in waterpeil koppelen aan een smeltende gletsjer duizenden kilometers verderop is geen sinecure.

Higgs
Mitrovica vergelijkt de zoektocht met het Higgs-deeltje: “Bijna alle natuurkundigen gingen ervan uit dat het Higgs-deeltje daadwerkelijk bestond, maar toen zijn bestaan na al die jaren zoeken eindelijk werd bewezen, was het toch een immense prestatie. In ons vakgebied, waar we ons bezighouden met de beweging van de zeespiegel, ging bijna iedereen ervan uit dat deze vingerafdrukken bestonden, maar ze waren nog nooit gedetecteerd met zoveel zekerheid.”

Perfecte match
Door dertig jaar aan satellietgegevens van de Groenlandse ijskap en een groot deel van de oceaan rondom Groenland te analyseren, kwamen de onderzoekers een duidelijk patroon op het spoor. Ze vroegen Sophie Coulson, een expert in zeespiegelmodellen, om naar de data te kijken. Ze was meteen erg enthousiast, verzamelde snel alle waarnemingsdata die ze kon vinden over deze gebieden voor de afgelopen dertig jaar en combineerde deze verschillende datasets om voorspellingen te maken van de zeespiegelverandering tussen 1993 en 2019. Dit vergeleek ze vervolgens met de nieuwe satellietgegevens en het bleek een bijna perfecte match. De data toonden met meer dan 99,9 procent zekerheid aan dat het patroon van zeespiegelverandering dat door de satellieten werd onthuld, een vingerafdruk was van de smeltende ijskap.

Euforisch moment
“Ik stond helemaal perplex. Daar was het, het patroon waar we al zo lang naar zochten, het bewijs van het bestaan van de vingerafdrukken”, zegt Coulson. “Dit was een euforisch moment voor ons allemaal. Het komt maar weinig voor dat er zo’n simpele, krachtige duidelijkheid ontstaat over complexe aardprocessen, en het vond plaats recht onder onze neus.”

In wetenschappelijk onderzoek duurt het meestal jaren om de resultaten uit te werken en vervolgens in een paper te krijgen, maar hier konden de onderzoekers snel handelen. Het hele proces duurde slechts een paar maanden vanaf de eerste blik op de satellietgegevens tot publicatie van de resultaten.

Nu de eerste vingerafdruk is gedetecteerd, is de grote vraag waar deze ontdekking toe gaat leiden. “Er zullen meer detecties komen”, zegt Mitrovica. “Binnenkort zal de volledige kracht van de vingerafdrukfysica beschikbaar zijn om zeespiegelveranderingen in het volgende decennium, de volgende eeuw en daarna te voorspellen.”