Het drijfijs op de Noordpool

Het oppervlak drijfijs op de Noordpool loopt al een aantal decennia gestaag terug. Vanaf 1979 wordt het oppervlak drijfijs in het Arctische gebied gemeten met behulp van satellieten. In onderstaande grafieken is te zien dat het oppervlak aan het einde van de zomer (onderste grafiek) het sterkst is afgenomen.

Bron:  Norsex

Het winterijs kent weliswaar ook een afname sinds 1979, maar die is veel minder sterk dan die van het zomerijs. Vermoedelijk is die afname van het oppervlak winterijs vooral het gevolg van het afgenomen zomerijs, waardoor na de zomer het ijs zich niet helemaal tot het oude niveau kan herstellen. Het ijs groeit immers vanaf de randen van het ijspakket naar buiten toe uit. Een kleiner kerngebied betekent dan automatische bij gelijkblijvende winteraanwas een minder groot oppervlak winterijs.

Het is verleidelijk om de afname aan zomerijs toe te schrijven aan de opwarmende werking van extra CO2 in de atmosfeer, en voor de meeste leken is het afnemende drijfijs het ultieme bewijs van de antropogene opwarming van de aarde. Klimaatalarmisten roepen dat voortdurend en krijgen vrij baan in de media. Maar zo simpel is het allemaal niet. Sterker, de afname van het drijfijs is vooral het gevolg van andere factoren dan toegenomen CO2.

Bron:  Klimaatgek

Uit de regressie-analyse die Jan Ruis in 2015 op deze site heeft uitgevoerd bleek dat de afname van het Noordpoolijs vanaf 1979 voor een groot deel statistisch te verklaren valt uit het verloop van de AMO, de Atlantische Multidecadale Oscillatie. De AMO is een cyclisch optredende temperatuurverandering in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan met een periodiciteit van 60 a 70 jaar. Die AMO heeft dus niet alleen invloed op de temperatuur van de bovenliggende luchtlagen maar lijkt ook de belangrijkste ‘driver’  achter de afname van het drijfijs op de Noordpool. Overigens vertoont de AMO een positieve trend die volgens althans een deel van de wetenschap het gevolg is van antropogene opwarming. Daar is echter het laatste woord nog niet over gezegd.

Bron: NCAR/UCAR

De gehanteerde correlatie tussen mondiale opwarming en afname van het Arctische drijfijs wordt mede in de hand gewerkt door de beperkte lengte van de beschikbare satelliet-meetreeks.  De satellietmeetreeks valt mooi samen met een periode van CO2-toename. Om wat verder terug in de tijd te kijken ontbreken meetreeksen, zodat gebruik moet worden gemaakt van historische data en proxies.

Bron:  Shapiro

 

Shapiro et al (2003)  onderzochten de ligging van de ijsgrens in de Barentszee in de maand april vanaf 1850 tot 2001.  Daarvoor maakten ze gebruik van 2 sets historische Noorse ijskaarten en van meetgegevens van Sovjet vliegtuigverkenningen.  Op bovenstaande kaart is de gemiddelde ligging te zien van de ijsgrens in april in drie onderscheiden periodes. In de gehele periode is er sprake van een afname van ijsoppervlak in de Barentszee, met de grootste verandering tussen de periode 1850-1899 en 1900-1949.

Divine et al (2006)  onderzochten de historische ijsobservaties in de periode 1750-2002.  Gevonden werd naast een dalende trend  een tweetal oscillaties , een van 70-80 jaar en een andere met een frequentie van 20-30 jaar. De eerste zou wel eens de AMO kunnen zijn, de tweede is gekoppeld aan de zogenaamde thermohaliene circulatie.

Bron:  MetOffice

De thermohaliene circulatie brengt via de Golfstroom en de Noord-Atlantische Drift warm water naar het noordoostelijk deel van de Atlantische Oceaan en de Arctische Oceaan. Die warmtestroom is niet constant maar vertoont een schommeling met een periodiciteit van 20-30 jaar. Divine et al stellen: “The lower frequency oscillations are more prominent in the Greenland Sea, while higher frequency oscillations are dominant in the Barents. The analysis suggests that the recent well-documented retreat of ice cover can partly be attributed to a manifestation of the positive phase of the 60–80 year variability, associated with the warming of the subpolar North Atlantic and the Arctic. The continuous retreat of ice edge position observed since the second half of the 19th century may be a recovery after significant cooling in the study area that occurred as early as the second half of the 18th century.”  .

Die “recent well-documented retreat of ice cover” is de datareeks van de satellietmetingen vanaf 1979, die deels toegeschreven kan worden aan ‘the positive phase of the 60–80 year variability’. Dat laatste slaat op de positieve fase van de AMO de afgelopen decennia. Dit bevestigt de uitkomst van de regressie-analyse op Klimaatgek zoals hiervoor beschreven.

Bron:  Divine

Opmerkelijk is ook dat de continue afname van het drijfijs sinds 1850 volgens de onderzoekers mogelijk een herstel is ‘after significant cooling in the study area that occurred as early as the second half of the 18th century’. Die koele periode voorafgaande aan de opwarming vanaf 1850  is terug te vinden in bovenstaande grafiek. De grafiek toont in rood het 11-jaarlijks voortschrijdend gemiddelde van de ‘ice edge anomaly’ tussen 1750 en 2002. Dat de gestage afname van het drijfijsoppervlak al rond 1850 begon toont dat die daling een andere dan antropogene oorsprong (dus natuurlijke) moet hebben. Het is echter niet uitgesloten dat antropogene CO2-uitstoot, die na 1950 pas goed op gang kwam, dat effect versterkt heeft.

Naar:  Solheim en Vinje

Solheim et al publiceerden in 2016 een conferentiepaper genaamd The Ice edge position in the Barents Sea  related to Sun and planets since 1579”.  Ze keken daarbij met behulp van verslagen van walvisvaarders niet alleen ruim 170 jaar verder terug in  de tijd dan Divine et al , maar brengen de data bovendien in verband met de astronomie. De data van de walvisvaart werden aangevuld met recente meetgegevens van vliegtuigobservaties en satellieten. Bovenstaande kaart toont de uiterste rand van het ijs in april in 4 verschillende meetjaren. Opvallend is de noordelijke ligging van de ijsgrens van 1769, vergelijkbaar met die van 1995.

Bron:  Solheim et al

Bovenstaande grafiek toont tussen 1723 en 2013 de geografische ligging van de rand van het ijs in april (zwarte punten) en de correlatie met de TSI (Total Solar Irradiance). De onderzoekers laten ook zien dat de banen van Uranus, Neptunus en Saturnus van invloed zijn op de positie van de zon en dat daardoor mogelijk ook de omvang van het drijfijs beïnvloed wordt.

Bron:  Solheim et al

Conclusie:  “Since the planets move in determined orbits we may calculate future variations in the ice edge position, as we can do with the TSI. We may expect a new solar deep minimum with the ice edge moving south during the next decades.”

Bron:  Kinnard et al

Kinnard et al  (2011)  recosntrueerden de omvang van het drijfijs op de |Noordpool over een periode van 1450 jaar. Dat gebeurde op basis van proxies in de gebieden die direct rond de Arctische Oceaan gelegen zijn. De rode lijn in de grafiek toont het resultaat. Volgens de onderzoekers is de hoofdschuldige van het terugtrekken van het drijfijs vooral de toegenomen toevoer van warmte via zeestromen, en niet de recente temperatuurstijging van de onderste  troposfeer: “Enhanced advection of warm Atlantic water to the Arctic seems to be the main factor driving the decline of sea ice extent on multidecadal timescales, and may result from nonlinear feedbacks between sea ice and the Atlantic meridional overturning circulation.” . Wel denken de onderzoekers dat die toename van aangevoerd warmer  water het gevolg is van antropogene opwarming.

Hoe ziet de toekomst van het drijfijs er uit op korte en middellange termijn? Geen enkele van de aangehaalde publicaties ruimt een dominante rol voor antropogene opwarming (opwarming als gevolg van stijgend CO2 door menselijk handelen). Natuurlijke forcings domineren de discussie: de temperatuur van (aangevoerd) zeewater en astronomische factoren. Die laatste groep mag weliswaar bogen op soms verrassende sterke correlaties met het drijfijsoppervlak, maar de fysische verklaringen zijn tot nu toe niet voldoende stevig gebleken. Het zou me niet verbazen als we daar in de nabije toekomst echter meer van gaan horen.

De huidige situatie van de AMO wijst op een daling van de AMO-index en daarmee op koudere omstandigheden in dit deel van de Atlantische Oceaan. Een toename van het drijfijs is mogelijk, maar of dat ook daadwerkelijk zal plaatsvinden of dat er de komende decennia sprake zal zijn van een status quo hangt van meer factoren af.

Voor wat betreft recente ontwikkelingen die van invloed kunnen zijn op de positie van het drijfijs op de Noordpool mag het recente onderzoek van Yeager et al (2015)  niet onvermeld blijven. Deze onderzoekers focusten zich vooral op de rol van de thermohaliene circulatie in het Arctische gebied. De THC speelde ook een rol in de studie van Divine (zie hiervoor). De onderzoekers schrijven : “External radiative forcing contributes to the skill of retrospective decadal sea ice predictions, but the spatial and temporal accuracy is greatly enhanced by the more realistic representation of ocean heat transport anomalies afforded by initialization. Recent forecasts indicate that a spin-down of the thermohaline circulation that began near the turn of the century will continue, and this will result in near-neutral decadal trends in Atlantic winter sea ice extent in the coming years, with decadal growth in select regions.”.

Dat betekent dus dat vanaf 2000 er minder energie via de Golfstroom/Noord-Atlantische Drift richting Noordpool stroomt, en dat de vooruitzichten zijn dat die trend voorlopig aan zal houden. Het gaat hier dus niet over de schommeling van de THC van 20 a 30 jaar die Divine et al constateerden.

Opgeteld bij de negatieve fase van de AMO en de start van waarschijnlijk een lange periode van lage zonneactiviteit kan dat betekenen dat we de komende decennia een toename van het drijfijs kunnen verwachten. Dat we al 10 jaar geen dalende tendens meer zien in het oppervlak zomerijs is daar misschien een voorteken van. Maar als je de vaak zeer lange periodes ziet van ijsreconstructies in dit bericht, dan besef je dat een periode van 10 jaar natuurlijk geen garantie geeft voor de toekomst.

Data:  REMSS

In bovenstaande grafiek is de temperatuurontwikkeling boven het aardoppervlak te zien. De meetgegevens zijn van satellieten afkomstig. De trend in deze periode is positief. Interessant wordt het als we de ruimtelijke spreiding van de temperatuurontwikkeling bekijken. Dan zien we dit:

Bron: REMSS

De sterkste temperatuurstijging vond met name plaats op de grens van land en water rond de Arctische Oceaan. Dat is het gevolg van wat men Arctische Amplificatie noemt, het verschijnsel dat bij afname van het zomerijs de albedo van 0,5 tot 0,7  daalt tot 0,1. Daardoor wordt het zonlicht in de zomer in plaats van grotendeels gereflecteerd door het drijfijs bijna helemaal opgenomen door de bovenste meters van het ijsvrije water en omgezet in warmte. Dat is wat je op de kaart hierboven ziet.  In een groot deel van de aarde is de opwarming vanaf 1979 beperkt gebleven tot waarden beneden 0,2 a 0,3°C.  Dat kan antropogene opwarming kunnen zijn, maar natuurlijke forcings zijn niet uitgesloten.

Het grafiekje rechts van de kaart spreekt boekdelen. De opvallende opwarming langs de rand van de Arctische Oceaan (rond 0,6 °C) is dus voor 2/3 het gevolg van die Arctische Amplificatie. Die extra opwarming van het Arctische grensgebied is vooral het gevolg van positieve terugkoppeling en niet van externe forcing. Het is de huidige ligging van de noordkust van Noord-Amerika en Eurazië rond de Arctische Oceaan die zorgt voor die arctische amplificatie.