Bron: REMSS
Er bevinden zich twee grote ijskappen op aarde en een aantal kleine. Verreweg de grootste ligt op Antarctica, de een na grootste op Groenland. Die ijskap op Groenland is interessant omdat die in de subarctische zone ligt waar de afgelopen decennia de grootste opwarming heeft plaatsgevonden (zie kaartje hierboven). Die extra opwarming van de subarctische zone op het noordelijk halfrond is vooral het gevolg van de arctische amplificatie, feedbacks in het klimaatsysteem die de toename van de temperatuur in het subarctische gebied extra versterken. Daarover graag later meer.
In een aantal artikelen de afgelopen jaren heb ik met name het verloop van de SMB (surface mass balance) bekeken, zoals die door de Deense meteorologische dienst wordt bijgehouden. Zoek in het zoekvenster op Groenland.
Bron: Rennermalm 2013
De oppervlakte-massabalans (SMB) geeft aan wat er aan sneeuw bijkomt minus wat er smelt (verdamping en runoff) en verdwijnt door sublimatie, in Gt. De totale massabalans van een gletsjer is de SMB minus wat er via gletsjers en smeltwater afstroomt in zee. Op Groenland komen vrijwel alle gletsjers in zee uit. Die gletsjers liggen aan de rand van Groenland en vormen de ‘sink’ van de landijsmassa. Een en ander is heel mooi gevisualiseerd in bovenstaande figuur.
De afgelopen jaren wordt in een aantal publicaties aangenomen dat de ijsmassa op Groenland aan het afnemen is. Het IPCC rapport AR5 stelt: “Surface melt that becomes runoff is a major contributor to mass loss from the Greenland ice sheet, which results in a lower (hence warmer) ice sheet surface and a lower surface albedo (allowing the surface to absorb more solar radiation); both processes further increase melt. The warm summers of the last two decades (van den Broeke et al., 2009; Hanna et al., 2011), and especially in 2012 (Hall et al., 2013), are unusual in the multi-centennial record.”
Die laatste opmerking is interessant: de warme zomers van de afgelopen 2 decennia zouden ongewoon zijn in vergelijking tot de rest van de eeuwenlange meetreeks. Maar ik weet tegelijk dat het bestuderen van de dynamiek van de Groenlandse ijskap nog in de kinderschoenen staat. Een aantal processen die belangrijk zijn om sneeuw- en ijssmelt te begrijpen wordt nog niet goed begrepen Bovendien is de hoeveelheid data uit Groenland door observaties zeer beperkt, zowel ruimtelijk als in de tijd bezien. Ik was dus benieuwd naar die eeuwenlange meetreeks. Daarover verderop meer.
Het Deense Meteorologisch Instituut, DMI, poogt de afgelopen jaren de SMB van Groenland te kwantificeren aan de hand van een model.
Bron: polarportal
In bovenstaande grafiek is het verloop van de SMB van het arctische jaar 2019-2020 t/m 21 april 2020met een blauwe lijn weergegeven. Zo’n arctisch jaar loopt van 1 september tot 1 september. Rond 1 september is de zomersmelt afgelopen en begint de nieuwe accumulatie van verse sneeuw, vandaar. De donkergrijze lijn is de gemiddelde SMB van de periode 1981-2010, het grijze vlak zijn de waarden waarbinnen de SMB zich in deze periode bewogen heeft. Zoals te zien is ligt de SMB van het jaar 2019-2020 zich netjes grotendeels binnen het grijze vlak. De pieken zijn het gevolg van flinke sneeuwval. Opvallend is dat er in deze aprilmaand flink wat sneeuw gevallen is, de blauwe lijn bevindt zich grotendeels boven de donkergrijze lijn.
Bron: polarportal
De grafiek hierboven geeft de accumulatie van de SMB weer, dus de som van de dagelijkse toename en afname van de SMB sinds 1 september 2019. De blauwe lijn ligt wat lager dan het klimatologisch gemiddelde (donkergrijze lijn), maar nog wel ruim binnen de lichtgrijze band, de range van 1981-2010. Van belang is hoe de situatie zich gaat ontwikkelen in de korte zomerperiode van mei tot september. De rode lijn geeft de SMB weer van het extreme jaar 2011-2012, toen na een normaal verlopen toename vanaf juni een zeer sterke dooi optrad.
Aangenomen wordt dat de de hoeveelheid ijs vanaf eind jaren ’90 van de vorige eeuw op Groenland is afgenomen. Maar is dat een uniek verschijnsel? Probleem is, zoals gezegd, dat het onderzoek aan de ijskap van Groenland van recente datum is, oudere gegevens ontbreken grotendeels. Bovendien is de ruimtelijke spreiding van dat recente onderzoek op dit immens grote eiland zeer beperkt. Vandaar dat men zijn toevlucht heeft genomen tot modellen, waarvan bovenstaande grafieken zijn afgeleid.
Maar hoe zat dat in de tijd vóór pakweg 1990? Zijn de warme zomers van de afgelopen 2 decennia ‘unusual in the multi-centennial record. ’? Ik ging op zoek.
In 2018 deden Trusel et al een poging om over een langere tijdsperiode de runoff (afvoer van smeltwater) op Groenland te reconstrueren. Daarvoor gebruikten ze een drietal modellen en ijskerndata:
Bron: Trusel et al 2018
De grijze band met zwarte lijn is de reconstructie van Trusel et al van de runoff. De gekleurde lijntjes zijn uitkomsten van een drietal modellen vanaf 1958. Alles vóór 1958 is gebaseerd op ijskernonderzoek. De grafiek heeft een onvervalste hockeystickvorm.
Omdat runoff vooral plaatsvindt in de korte zomer, als de temperaturen op de lagere delen van Groenland boven het vriespunt uitkomen, hebben de auteurs bovenstaande grafiek vergeleken met het temperatuurverloop. Omdat langjarige temperatuurmetingen nagenoeg ontbreken hebben ze een reconstructie gebruikt van de temperatuur op Groenland vanaf 1650:
Bron: Trusel et al 2018
Inderdaad lijkt de reconstructie van de runoff van Trusel et al (middelste grafiek) heel aardig op de temperatuurgrafiek (boven), met een grotendeels vlak verloop en een sterke stijging in het laatste deel (hockeystick). De zwarte streepjes markeren het begin van een ‘significante trend’. In de middelste grafiek van de runoff-reconstructie lijkt de plaatsing ervan overigens tamelijk willekeurig: In plaats van 1860 had het ook 1930 kunnen zijn denk ik.
De temperatuurgrafiek betreft de ‘Arctic’ temperatuur en is afkomstig uit een publicatie van de hand van Abram et al in 2016.
Bron: Abram et al 2016
Trusel et al hebben gebruik gemaakt van de bovenste grafiek (Arctic), zonder overigens de periode van 1500 tot 1650 (was warmer) over te nemen in hun eigen paper. Juist dat deel van de grafiek laat in de reconstructie wat hogere temperaturen zien, waarschijnlijk het laatste stuk van wat het Middeleeuws Optimum genoemd wordt. Daarna volgt een periode met lagere temperaturen die bekend staat als de Kleine IJstijd.
Voor hun temperatuurreconstructie hebben Abram et al gebruik gemaakt van de resultaten van paleoklimatologische onderzoek in mariene sedimenten. Op onderstaand kaartje zijn de sites van die boringen aangegeven:
Bron: Abram et al 2016
Opvallend is dat onderzoeklocaties nabij Groenland lijken te ontbreken. De dichtstbijzijnde locatie bevindt zich op IJsland. In de bijbehorende tabel van locaties (link) wordt deze locatie aan de noordzijde van IJsland gepositioneerd.
Je kunt je afvragen of een dergelijke algemene reconstructie van de temperatuur van het gehele Arctische gebied in redelijkheid gebruikt kan worden in een regionale studie over Groenland. Zeker als de dichtstbijzijnde proxy-locatie zich bijna 500 km van de westkust van Groenland bevindt.
Ik was nieuwsgierig naar langjarige meetgegevens van de temperatuur op Groenland en vond die in de ClimateExplorer van het KNMI. Die geeft voor 7 stations op Groenland maandgemiddelde temperatuur-anomalieën (bron GHCN v3) , waarvan er helaas maar 4 bruikbaar zijn: Egedesmide (Aasiaat), Upernavik, Jakobshavn (Ilulissat) en Angmagssalik (Tasiilaq). Zie bovenstaand kaartje. De data van Egedesminde beginnen in 1949, de andere 3 stations hebben langere reeksen. Upernavik mist in recente jaren nogal wat data, de reeks van Jakobshavn stopt in 1980. De reeks van Angmagssalik is echter vanaf 1895 vrijwel compleet.
Bron: ClimateExplorer
Als ik kijk naar de meest complete reeks, die van Angmagssalik, dan valt op dat er tussen 1925 en 1950 duidelijk sprake was van verhoogde temperaturen, vergelijkbaar met de temperaturen van de afgelopen decennia. Diezelfde warme jaren tussen 1925 en 1950 zie ik ook terug in de grafieken van Jakobshavn en Upernavik.
Opvallend is dat die warme periode tussen 1925 en 1950 in de temperatuurreconstructie van Abram et al in het geheel niet terug te vinden is. Dat verbaast me niet, schaalverschillen spelen hier een cruciale rol. Immers, temperatuurreconstructies die het gehele Arctische gebied beslaan bieden natuurlijk geen garantie dat die reconstructie ook toepasbaar is voor een deel van de Arctische regio, in dit geval Groenland. Desondanks wordt deze temperatuurreconstructie van Abram et al wel door Trusel et al gebruikt in hun publicatie over de runoff van Groenland.
Smelt op Groenland is beperkt tot het korte zomerseizoen in de maande mei t/m augustus. Het is daarom interessant om de temperatuur-anomalieën van de zomermaanden te bekijken. Hieronder ziet u de grafiek van de zomertemperaturen van de meest complete langjarige reeks, Angmagssalik. De oranjebruine lijn is de LOESS smoothing van het maandsignaal, waardoor de schommeling met een periodiciteit van 70 a 80 jaar goed te zien is. De eerste top is van ~1925 tot 1950, de tweede top van ~1995 tot heden. Dat lijkt sterk op de oscillatie van de AMO, de Atlantische Multidecadale Oscillatie:
De drie andere reeksen zijn minder compleet, maar de zomerse temperatuursignalen lijken goed het gesmoothde signaal van Angmagssalik te volgen:
De grafieken van Upernavik en Jakobshavn tonen, net zoals die van Angmagssalik, een warme periode tussen 1925 en 1950. De reeks van Egedesminde is te kort om conclusies te trekken.
Interessant is als we de temperatuurgrafiek (gesmoothed) van Angmagssalik met die van de AMO (gesmoothed x4) vergelijken. De correlatie tussen beide grafieken is treffend:
Nu wijst een sterke correlatie niet per definitie op een oorzakelijk verband, maar ik heb het sterke vermoeden dat de oscillatie van het zomertemperatuursignaal van Angmagssalik veroorzaakt te worden door de periodieke schommelingen van de watertemperatuur van het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan.
Conclusies: de (schaarse) langjarige temperatuurreeksen op Groenland tonen in de periode 1925-1950 zomertemperaturen die vergelijkbaar zijn met die van de afgelopen 2 decennia. Deze warme periode ontbreekt volledig in de reconstructie van de Groenlandse runnoff in de publicatie van Trusel et al. Blijkbaar is dit signaal niet aanwezig in de door Trusel et al gebruikte ijskernen.
In de reconstructie van de Arctische temperatuur door Abram et al ontbreekt de warme periode in de eerste helft van de 20e eeuw eveneens. Hier heeft het waarschijnlijk (ook) te maken met de verschillen in schaalgrootte tussen het hele Arctische gebied en Groenland.
Het onderzoek aan de ijskap van Groenland is recent en staat nog in de kinderschoenen.
Rennermalm et al (2013) concluderen in hun publicatie “Understanding Greenland ice sheet hydrology using an integrated multi-scale approach“: ‘Key challenges remain in understanding albedo feedbacks, ice sheet hydrology dynamic feedbacks, and meltwater retention in firn, as well as bridging spatial scales and understanding scaling behavior of small-scale processes, and maintaining consistent observational data sets, both in situ and remotely.’
In dit licht bezien zijn de sensationele berichten over ‘extreme smelt’ die met regelmaat in media opduiken, in feite weinigzeggend. Zolang niet beter in beeld is gebracht hoe de fysische processen in Groenland werken en interacteren, en zolang er geen betrouwbare databank is van parameters lijkt het me verstandig om voorzichtig om te gaan met uitspraken over toename en afname van het ijs op Groenland. Ik vermoed echter dat dat ijdele hoop is.