ZEEONDERZOEK: OCEANOGRAFIE ÉN OCEANOLOGIE

Transcriptie

1 Dr. H. POSTMA / ZEEONDERZOEK: OCEANOGRAFIE ÉN OCEANOLOGIE Inventar) J.B. WOLTERS GRONINGEN 1963

2

3 ZEEONDERZOEK: OCEANOGRAFIE ÉN OCEANOLOGIE Q R E D E U I T G E S P R O K E N B IJ D E A A N V A A R D I N G V A N H E T A M B T V A N B U I T E N G E W O O N H O O G L E R A A R I N D E F Y S I S C H E E N C H E M I S C H E O C E A N O G R A F I E A A N D E R I J K S U N I V E R S I T E I T T E G R O N I N G E N O P 26 N O V E M B E R 1963 D O O R DR.H.POSTMA Inventarisnummer VJ>/ J. B. W O L T E R S G R O N I N G E N 1963

4

5 M ijne Heren Curatoren en Mijnheer de Secretaris van de Universiteit Mijnheer de Rector Magnificus Dames en Heren Hoogleraren, Lectoren, Docenten en verdere Leden van de Wetenschappelijke S ta f Dames en Heren Studenten en Gij anderen die deze plechtigheid met Uw aanwezigheid vereert. V oorw aar, een zeldzam e, eene w onderlijke zaak! E en w ijsgeer n ie t op zijn S tudeerkam er, m a a r op de Zee, v er v an alle G eleerden, en onder m atro zen ; n iet in stilte en rust, m a a r onder een w oest geschreeuw, n iet in vrede, m a ar in levensgevaar! D eze w oorden v an B oerhaave, geachte toehoorders, zijn te v in d en in een voorrede die hij schreef bij een boek v an Lodew ijk F erd in an d, G ra a f van M arsilii, getiteld: N a tu u rk u n d ig e Beschrijving d er Z eeën, d a t in 1725 in h e t F rans en in 1786 in h et N ederlands is versch en en 1. Zij lijken m e een passend begin voor deze voordracht, o m d a t h et genoem de boek één v an de eerste geschriften over zeeonderzoek is d a t in de N ederlandse taal, zij h e t d a n ook ais vertaling, is verschenen. Zij zijn voorts een goed u itgan g sp u n t voor een betoog w aarin gevraagd w o rd t in welke rich tin g h et zeeonderzoek zich heeft ontw ikkeld, een vraag die U zich bij de instelling van d e voor deze universiteit geheel nieuw e leerstoel in de oceanografie zeker zu lt stellen. W e kunnen de voor zeevarenden nog al m isprijzende w oorden v a n de verd er zo bem innelijke B oerhaave w el een beetje begrijpen, w a n t de grootste reis die hij verm oedelijk in zijn leven heeft gem aakt b ra c h t hem van L eiden n a a r F larderw ijk, v an w aar hij m et de trekschuit terugkeerde. V eel ervaring m et vissers en m atro zen heeft hij dus in zijn lo o p b a an n iet k u n n en opdoen. O verigens zullen de zeden en gew oonten v a n d e zeelieden in die tijd w el enigszins anders zijn gew eest d an th an s h e t geval is. D e g ra a f van M arsilii stond echter m e t hen op heel w at gem akkelijker voet en luisterde m et w aard erin g n a a r h u n ervaringen. Ik citeer : W an n eer m en de m enigvuldige v erh alen v an h en die g evaren hebben, hoe verspreid en in kleine stukjes verdeeld zij ook m ogen zijn, bij elk aar 3

6 verzam elde, en in orde schikte, zouden zij een aanm erkelijk gedeelte van de H istorie van de Zee u itm ak en. In de ontw ikkeling van h e t zeeonderzoek g ed u rende de achttiende en h e t begin v an de negentiende eeuw speelde de in te rp re tatie van de gegevens v an zeevarenden een belangrijke, zo n iet de belangrijkste, rol. W e denken hierbij aan de eerste k a a rt v an de G olfstroom, in 1769 v erv aardigd onder toezicht van B enjam in F ra n k lin op grond van gegevens hem verstrekt door de kapiteins v an vrachtschepen en w alvisvaarders. D e system atische verzam eling en publicatie v an gegevens van koopvaarders en oorlogsschepen w erd ingevoerd door M. F. M au ry, die in 1847 aan de h a n d v an deze verzam eling de eerste w ind- en stroom kaarten van de ocean en publiceerde. H e t succes van deze k aarten voor de navigatie, h e t grote belang van dieptelodingen voor h et leggen van tran satlantische kabels en de belangstelling voor ontdekkingsreizen n a a r afgelegen streken, n iet alleen m eer om econom ische redenen m a ar ook lo u ter u it nieuw sgierigheid, hielden beloften in voor een voorspoedige ontw ikkeling v an h et zeeonderzoek. In die tijd, ik spreek n u over de eerste helft v an de negentiende eeuw, teld en de A kadem ies v an W eten sch ap p en vele zeevaarders en on td ekkingsreizigers onder h u n leden en keken, zoals een tijdgenoot m et trots opm erkt, h u n beeltenissen neer van d e w an d en v an deze illustere instellingen. D a t die ontw ikkeling n iet zo snel is verlopen ais toen w erd verw acht m ag m en, evenals bij an d ere aardw etenschappen, m isschien d aaru it verklaren, d a t experim entele w etenschappen ais n a tu u r- en scheikunde in de eerste helft van de negentiende eeuw aan het begin v an een fascin erende ontw ikkeling stonden, w aard o o r de a a n d a c h t van de beoefen are n van deze vakken voor onderzoek in de n a tu u r gering was. In een a a n ta l gevallen leidde d it to t voor h et zeeonderzoek betreurensw aardige gevolgen. H ad d e n fysici in die tijd h e t zeeonderzoek n iet m in o f m eer de ru g toegekeerd, d a n zouden zeeonderzoekers om streeks 1840 n ie t de fout h ebben gem aakt te geloven d a t de d iep ten van de oceanen m e t w ater v an 4 C w aren gevuld. D e fout ontstond d o o rd at m et onbescherm de therm om eters w erd gew erkt, zodat de k w ikdraad direct aan de hoge d ru k op grote diepte blootstond ; d aard o o r w ezen zij enkele g rad en te hoog aan. D e w aard e van 4 G w erd onm iddellijk geaccepteerd, o m d a t d it d e te m p eratu u r is w aarbij zoet w ate r zijn grootste dichtheid bezit, al w as toen a l geruim e tijd bekend d a t de d ichtheid v an zout w ate r toeneem t to t h e t b ev riest2. W as d e belangstelling v an v o o raan staan d e biologen en chem ici w at 4

7 g ro ter geweest, d an zou m en n iet h eb b en gepoogd van w aterm onsters, die vele m a an d e n a a n boord w erden bew aard, n a thuiskom st nog h e t zuurstofgehalte te b epalen, een han d elin g die een aa n ta l ja re n la te r O tto Jacobsen aanleiding g af to t de verzu ch tin g : E s leuch tet ein dass diese U n tersu chung n u r zu vollständig w erthlosen R esultaten fü h re n k o n n te 3. H e t zal, stel ik m e voor, d aarn a tijd h ebben gekost de beoefenaren van de experim entele w etenschappen ervan te overtuigen d a t bij zeeonderzoek dezelfde nauw keurigheid van m eten en w egen m o et w orden nagestreefd en b ereik b aar is ais in h u n eigen vakgebieden. D it id eaal is echter slechts geleidelijk bereikt. T ijdens de Engelse C h allen g e r expeditie van lieten de bepalingen van de tem p eratu ren van h e t diepzeew ater nog veel te w ensen over. E erst tegen h et einde van de eeuw slaagden S candinavische onderzoekers, o n d er w ie vooral de b ek end e poolreiziger F rith jo f N ansen, erin de m etingen v an te m p e ra tu u r en zoutgeh alte zodanig te verfijnen, d a t deze betro u w b are m iddelen w erd en voor h e t identificeren v an w aterm assa s en h e t bep alen van zeestrom en. V a n d a ag staan de oceanograaf een hele reeks chem ische en physische bepalingen ter beschikking, die m e t g rote nauw keurigheid a a n boord van een schip k u n n en w orden uitgevoerd. M oderne onderzoekingsschepen zijn bovendien voorzien v an goed uitgeruste lab o rato ria. T o ch blijven de m ogelijkheden to t analytisch w erken op zee beperkt. D e kloof tussen de faciliteiten a a n de w al en op een schip is de laatste ja re n, door de snelle ontw ikkeling van a p p a ra tu u r die m en onm ogelijk m ee n a a r zee k an nem en, trouw ens eerder g ro ter dan kleiner gew orden. Zelfs ais de zeevastheid v an de onderzoeker niets te w ensen overlaat, g eld t d it w el voor zijn in stru m enten en zal h et nodig blijken d a t hij h et grootste deel van zijn w erk a a n de w al verricht. D e C h allen g e r expeditie, die ik zojuist heb genoem d, strekte zich u it over d rie oceanen en w o rd t algem een beschouw d ais de aanlo o p to t h et m oderne oceanografische onderzoek. H e t is de eerste v an een reeks expedities w aarbij de verdeling v an te m p eratu u r, zoutgehalte, soortelijk gew icht en an d ere eigenschappen van zeew ater langs verticale doorsneden w erden bestudeerd. O m een zo groot m ogelijk deel v an de oceanen te bevaren leidden deze expedities vaak to t reizen om de w ereld, w aarbij h et elem ent van a v o n tu u r zeker m ede een rol speelde. O m streeks 1900 gelukt h e t S candinavische onderzoekers u it d e dichtheidsverdeling h et w a te rtra n sp o rt v an diepzeestrom en te berekenen. V oor deze berekening is kennis v an de verdeling langs een enkele v erticale doorsnede in h e t algem een onvoldoende. M en m o et de ru im telijk e 5

8 verdeling v an de dichtheid k ennen en dus beschikken over een n et van observaties. H e t ligt voor de h a n d d a t d it een belangrijke verzw aring v an h et onderzoek betekende. H e t eerste voorbeeld v an zo n ruim telijk onderzoek v a n een deel van de oceaan is de studie van H eilan d H ansen en N ansen in de N oorse Z e e 4. D e resultaten, die in 1909 w erd en gepubliceerd, h eb b en een diepgaande invloed geh ad op de ontw ikkeling v an de oceanografie. E en a n d e r voorbeeld is h e t onderzoek van h e t D uitse onderzoekingsschip M e te o r in de zuidelijke A tlantische O ceaan in d e ja re n D e N ederlandse,,snellius -expeditie in de O ost-indonesische A rchipel in b e h o o rt to t deze zelfde g ro ep 5. V a n d it soort onderzoek is h e t slechts een stap n a a r onderzoekingen v a n een b ep a ald zeegebied m e t m eer d a n één schip tegelijk en ten slotte n a a r h et onderzoek van hele oceanen m et een vloot v a n schepen. D it laatste stadiu m is bereikt m et het thans aan d e g ang zijnde onderzoek v an de Indische O ceaan, w a a r de schepen v an een gro o t a a n ta l landen in de loop v an enkele ja re n a a n ons gebrek a a n kennis v an d it w etenschappelijk achterg eb lev en g ebied een einde zullen m aken. H e t zal U duidelijk zijn d a t een dergelijke o n d ernem ing veel w etenschappelijke energie m oet eisen. In d e rd a a d zou h et w einig m oeite kosten U een opsom m ing te geven v a n de grote aanta lle n schepen en m ensen die thans bij oceanografisch onderzoek zijn betrokken, om n ie t te spreken over de grote bed ragen die er aan ten koste w o rd en gelegd, n iet te v ergeten de talloze vergaderingen die voor een goede co ö rd in atie v an h e t onderzoek noodzakelijk zijn. W a a ra a n is, w anneer ik op de a a n h e t begin gestelde v raag m ag terugkom en, deze ontplooiing te d an k en? M en k an de w erkw ijze v a n een oceanografische expeditie enigszins volgen door een blik te slaan o p de k a a rten w aaro p d e ro u tes staan a a n gegeven. Som s zien we een schip forse rechte lijnen trekken, w aarlangs de w aarn em in g sp u n ten m e t g rote reg elm aat zijn verdeeld. E en a n d e r m aal k eert een schip echter plotseling een eind langs h e t reeds gevolgde traject teru g, h e t g a a t een zig zag koers volgen o f h et b eg in t in een b ep erk t gebied kris kras en ogenschijnlijk zonder p lan heen en w eer te varen. M en is geneigd te zeggen d a t op h e t schip d a t die rechte koers voer, de o n d erzoekers precies w isten w at ze w ilden en d a t die op h e t tw eede schip over h u n doei gingen aarzelen o f h e t onderling er n iet over eens kon w orden. D ie laatste conclusie is zeker o njuist; een schip is een te d u u r in stru m ent om h et zonder zorgvuldige p la n n en te gebruiken. E erd er h eb b e n w e hier te doen m e t tw ee verschillende soorten onderzoek. H e t soort onderzoek d a t ik hiervoor heb geschetst is in eerste instantie 6

9 d a t v an de rechtlijnige routes en h e t k an m et rec h t oceanografisch onderzoek w orden genoem d. D e n ad ru k ligt daarbij op de beschrijving v an de ruim telijke verdeling v an een aan ta l eigenschappen van zeew ater, zoals te m p eratu u r, zoutgehalte, dichtheid enzovoort en het trekken v an conclusies u it die verdeling over de w ate r circulatie, h et tra n sp o rt v an biologisch en geologisch belangrijke stoffen, enzovoort. H.U. S verdrup heeft oceanografie - en hier zouden we n u b eter van océanologie k u n n en spreken - echter om schreven ais th e ap p licatio n o f ali sciences to the study o f the sea. W a t d it betekent zal U duidelijk w orden ais ik een greep doe u it de o nderw erpen die tegenw oordig op een oceanografisch congres o f in een oceanografisch handboek te r sprake kom en. W e treffen bijvoorbeeld een bijdrage a a n over de oorzaken v an h e t m eanderen van de G olfstroom, een an d ere over h et w ate rtra n sp o rt over onderzeese drem pels, over de voorspelling van vloedgolven te H aw ai, een berekening over de energieoverdracht van w ind n a a r w ater, over de v o o rtplanting van geluid in zeew ater, over de verstrooiing v an lic h t door gesuspendeerde deeltjes, over de verdeling van opgeloste organische stof in de A tlantische O ceaan, over de factoren die de photosynthetische p ro d u ctie v an organische stof in de N oordzee reguleren, over de rol v an de zee in het o n tstaan v an levensprocessen, over activiteit van onderzeese v ulkanen, over de fau n a v a n de diepzeebodem, enzovoort. I n veel gevallen zal m en bij d it onderzoek geen rechte lijnen over de zee kunnen trekken. H e t k an n iet w orden ontkend d a t al deze onderw erpen, hoe verschillend ook van Ínhoud, bijd rag en k u n n en zijn to t onze kennis v an de zee ais geheel. W e k u n n en er n iet a a n tw ijfelen d a t de snel toenem ende b e langstelling voor en ontw ikkeling van h e t zeeonderzoek voor een groot deel d aard o o r m oet w orden v erk laard d a t onderzoekers v an allerlei richting elk van u it h u n eigen vakgebied to t de conclusie zijn gekom en d a t voor een oplossing van h u n problem en onderzoek op zee noodzakelijk is. D e instelling aan deze universiteit v a n een buitengew oon h o o g leraarschap in de chem ische en de fysische oceanografie of als U w ilt o céan o logie kan n a a r m ijn m ening w orden gezien ais een gevolg v an deze o n t wikkeling. E en b elan g rijk deel v a n m ijn functie zal hoop ik er u it b e staan onderzoekers en studenten, die voor h u n w erk de weg n a a r de zee w ensen in te slaan h e t volgen van die w eg gem akkelijker te m aken. N og belangrijker lijkt mij echter de taak, in een zo gevarieerd veld v an onderzoek de onderlinge sam enhang v an op h et eerste gezicht Ios v an 7

10 elkaar staan d e w etenschappelijke activiteiten in h et oog te houden. H e t is uiteindelijk deze sam enh ang die h e t b estaan v an oceanografie ais afzonderlijke w etenschap rechtv aard ig t. Ais voorbeeld v an deze sam enhang w il ik m et U bespreken h e t p ro bleem v an de kringloop v a n kooldioxyde in zee en atm osfeer en h e t in grijpen v an d e m ens in deze kringloop. D e ingreep b estaa t u it h e t v erb ran d en, b in n e n een kort tijdsverloop, van fossiele b ra n d sto f die in de loop v an m illioenen ja re n is afgezet. M en heeft berekend d a t de totale hoeveelheid steenkool, petro leu m en aardgas die in de laatste vijftig to t h onderd ja a r is v erb ru ik t reeds heeft geleid to t de vorm ing v a n een hoeveelheid kooldioxyde gelijk a a n % van de hoeveelheid die aan h et begin van die periode in de atm osfeer aanw ezig w as6. H e t v erb ru ik stijgt nog steeds logarithm isch zodat m ag w orden verw acht d a t d it percentage aan h e t einde v an de eeuw 75 zal zijn. H e t v erb ran d e n v an de gehele G roningse gasbel zou op zichzelf leiden to t een stijging v a n d e koo ld ioxyde spanning in de lucht m e t ongeveer 0.1 %. D e klim atologische gevolgen v a n een dergelijke stijging zijn n ie t d u i delijk. H e t is m ogelijk d a t een toenem ing van h et g ehalte a a n kooldioxyde in de atm osfeer zal leiden to t een verhoging v a n de gem iddelde te m p eratu u r. H e t is echter a p rio ri helem aal n iet zeker d a t de o v erm aat kooldioxyde in d e rd a a d in de atm osfeer is gebleven o f d a a r in d e toekom st zal blijven. H e t is nam elijk d e n k b a ar d a t deze o v erm aat zal w orden o p genom en do or de oceaan. O m te k u n n en beoordelen w a t g ebeurt is kennis van h et ged rag van kooldioxyde in zee noodzakelijk. M en d ient zich te realiseren d a t de totale hoeveelheid v an d it gas in de oceanen ongeveer 60 X zo groot is ais in de lucht. H e t kooldioxyde is echter slechts voor een zeer gering gedeelte ais gas in oplossing aanw ezig ; h et grootste deel is om gezet in bicarbonaationen, terw ijl een kleiner deel aanw ezig is ais carb o n aatio n en. B ovendien bevinden zich op d e bodem v an de oceanen uitgestrekte kalkafzettingen in evenw icht m et h e t zich erboven bevindende w ater. H o u d t m en rekening m e t alle evenw ichtsverschuivingen w elke zullen plaatsvinden w an n eer de koolzuurspanning in de lu c h t boven de zee w o rd t verhoogd, zoals thans g eb eurt, d an blijkt d a t v an nieuw gevorm de kooldioxyde y-g- kan w orden opgenom en door de oceaan, terw ijl in de lu c h t blijft. In de nieuw e evenw ichtssituatie zal de p H v an h e t o ceaanw ate r enigszins zijn verlaagd en zal een deel van de zich op de zeebodem bevindende kalk in oplossing zijn g e g a a n 7. U it deze getallen blijkt d a t vrijw el alle kooldioxyde die to t n u toe u it fossiele b ra n d sto f is gevorm d d o o r de zee zou k unnen w orden opgenom en. 8

11 V oorw aarde is echter, d a t de instelling v an evenw icht tussen lucht, zee en zeebodem snel, d.w.z. in enkele ja re n, verloopt. Bij de v raag o f de gevorm de kooldioxyde zich nog in de lu ch t of al in de zee bev in d t d ra a it dus alles om de snelheid v a n deze evenw ichtsinstelling. O m U een inzicht in deze snelheid te verschaffen stellen we de zee voor ais een gedeeltelijk m et w ate r gevuld v at en nem en we aan d a t h et koolzuurgehalte van d it w ate r in evenw icht is m et d a t in de lu c h t erboven. Ais w e n u de koolzuurspanning in de lu c h t iets verhogen en h e t w ater in h et v a t is geheel bewegingloos, d a n zal alleen h et allerbovenste w aterlaagje onm iddellijk enig koolzuur opnem en. T ra n sp o rt n a a r diepere lagen zal uitsluitend plaatsvinden door m oleculaire diffusie en h et kan, n a a r gelang de afm etingen v an h e t vat, ja re n d u ren v o o rd at de gehele w aterm assa opnieuw in evenw icht is gekom en m et de atm osferische condities. M en kan d it proces versnellen door h et w ate r in d e bak in bew eging te brengen. N aarm ate die bew eging sneller is w o rd t h e t oppervlaktelaagje van h et w ater sneller vernieuw d, h e t w ate r grondiger door elkaar gero erd en zal de evenw ichtsinstelling sneller verlopen. D e zee k an w orden beschouw d ais zo n rondcircu leren d e w aterm assa. V oor een antw oord op de vraag hoe snel die w aterm assa dooreen w o rd t gem engd d ie n t m en zich echter te b ezinnen op de dim ensies v an h e t systeem. H e t proces d a t h et snelst leid t to t tra n sp o rt v a n kooldioxyde van het oppervlak n a a r diepere w aterlagen is h et n a a r beneden zinken v an o ppervlaktew ater. D it v in d t plaats op hoge b reedten, vooral w anneer h et w ater d a a r in de w inter sterk afkoelt. D aarbij kom t nog d a t d it w ater een relatief grote hoeveelheid kooldioxyde k an opnem en, im m ers de oplosbaarheid van gassen neem t toe bij dalende te m p eratu u r. O ok kan h et veelvuldig voorkom en van storm w eer op hoge b reedten er toe leiden d a t de uitw isseling tussen zee en lu c h t d a a r sneller verloopt d an in tropische en subtropische streken. V erd er schijnt h e t w ate r d a a r m eer kooldioxyde te kunnen opnem en d an de verzadigingsw aarde, aangezien de golfslag gasbelletjes n a a r diepten van enkele m eters tran sp o rte ert w aar ze onder hogere d ru k d an de atm osferische in oplossing gaan. W an n eer d it koude polaire w ate r n a veel om zw ervingen in diepere w aterlagen in eq u ato riale streken w eer a a n h e t oppervlak kom t en w ordt opgew arm d, g eraak t h e t oververzadigd m e t kooldioxyde, zo d at een deel v an h e t gas w eer n a a r de lu c h t ontsnapt. Ais gevolg hiervan is er tran sp o rt v an kooldioxyde o n d er w ate r van de polen n a a r de eq u ato r en in de a t m osfeer van de eq u a to r n a a r de polen. E en tw eede m an ier w aaro p uitw isseling v an kooldioxyde tussen h e t 9

12 oppervlak en diepere w aterlagen p laatsv in d t is door verticale diffusie. H ierbij m oet n iet, zoals in h e t gegeven voorbeeld, aan m oleculaire diffusie w orden gedacht, m a a r aan een proces w aarbij tu rb u len te w aterbew e ging voor de uitw isseling zorgt. D e snelheid w aarm ee d it proces p la atsv in d t h a n g t in sterke m ate a f v an de stabiliteit in de verticale gelaagdheid. O v er een zeer gro o t deel v an de oceanen is die stabiliteit groot door de aanw ezigheid v an een dichtheidssprong op diepten van 50 to t 100 m eter. Boven deze spronglaag geschiedt verticale uitw isseling vrij vlot. W ateruitw isseling door deze laag heen geschiedt echter veel langzam er, zo d at m en in beschouw ingen over de m engingsprocessen de oceaan v aak in tw ee reservoirs verdeeld denkt, die onderling door de dichtheids-spronglaag w ord en gescheiden. E en d erd e m a n ier w aarop kooldioxyde van de oppervlaktelagen u it n a a r beneden w o rd t g etransporteerd is door tussenkom st v an levende organism en. D it m oeten we ons ais volgt voorstellen. H e t p la n taard ig e p lankton d a t alleen in de bovenste tientallen m eters v an de zee k an groeien legt kooldioxyde vast ais organische stof. E en klein gedeelte v an d it m ateriaal zinkt n a afsterven en n a eventueel door an d ere organism en te zijn geb ru ik t om laag voordat h e t w o rd t ontleed. Bij deze ontleding o n t staat opnieuw kooldioxyde en h e t resu ltaat is dus tran sp o rt v a n kooldioxyde n a a r ben ed en zonder h u lp v a n w ater, tran sp o rt o f m engingsprocessen. U it h et voorgaande blijkt d a t kooldioxyde, ook ais we d e pro d u ctie door de m ens b u ite n beschouw ing laten, noch in de atm osfeer noch in de zee hom ogeen verdeeld is en d a t er verschillende w egen zijn w aarlangs d it gas b in n en beide system en en van h e t ene systeem n a a r h et an d ere w ordt vervoerd. W il m en a a n de w eet kom en w aar h e t nieuw gevorm de kooldioxyde blijft d a n zal m en deze w egen en de concentraties in zee en lu c h t m oeten bestuderen. H ierbij doet zich de m oeilijkheid voor d a t we over de kooldioxydeconcentraties v an voor h et begin van de intensieve industriële ontw ikkeling, dus u it zeg om streeks 1875, geen b etro u w b a ar cijferm ateriaal bezitten. H e t is dus n iet m ogelijk sindsdien door de m ens tew eeggebrachte concentratie verhogingen in de lu c h t of in h e t w ate r do or vergelijking m e t oude cijfers m e t zekerheid te constateren. T o ch m een t m en thans een b etro u w b a ar antw oord te kunnen geven op de vraag w a a r h e t fossiele kooldioxyde is gebleven. D it antw oord is gefundeerd op q u an titatiev e beschouw ingen van de processen die ik zoju ist heb besproken, aangevuld m e t m etingen in de atm osfeer. Ik v a t de resultaten p u n t voor p u n t voor U sam en, w aarbij U duidelijk zal w orden d a t m en h e t probleem v an verschillende kanten heeft benaderd. io

13 1. S chattingen van de hoeveelheden o p p ervlaktew ater die in polaire streken bezinken en m etingen en berekeningen over stroom snelheden in de diepzee w ijzen u it d a t de verversing van h e t d iep tew ater een proces is d a t vele h o n d erd en ja re n vergt. H e t tran sp o rt v an kooldioxyde langs deze w eg m oet dus betrekkelijk lan g zaam verlopen. 2. O nderzoek v an de verdeling van koolstofisotopen in de zee en de lu c h t heeft inzicht gegeven in de verblijfsduur v an kooldioxydem oleculen in de drie reservoirs: de lucht, h e t oppervlaktereservoir v a n m eter dik en de diepzee. G ebleken is d a t een kooldioxydem olecuul gem iddeld een ja a r o f zeven in de atm osfeer blijft v o o rd at h e t in h e t oppervlaktereservoir terech t kom t. E en kooldioxydem olecuul in de diepzee blijft d a a r echter gem iddeld om streeks 500 ja re n v o o rd at h e t in h e t oppervlaktereservoir terech t k o m t8. D it betekent d a t de uitw isseling tussen de lu c h t en h et oppervlaktereservoir betrekkelijk snel, die tussen h et o p p ervlaktereservoir en de diepzee d aaren tegen zeer lan g zaam verloopt. 3. W e h eb b en er al even op gew ezen d a t tra n sp o rt v an kooldioxyde ten dele p laatsv in d t door tussenkom st v a n levende organism en. D it geldt vanzelfsprekend n iet alleen voor deze stof, m a a r ook voor an d ere a n o r ganische v erb in d in g en die tijdelijk in organische m a te rie w o rd en geïncorporeerd. N u hebben n atu u rlijk e p lanktonpopulaties een betrekkelijk constante chem ische sam enstelling. H e t resu ltaat is d a t er vaste o n d erlinge relaties b estaan tussen de concen traties v a n een reeks v a n biologisch belangrijke in zeew ater opgeloste stoffen ais kooldioxyde, p h o sp h aat n itra a t enzovoort. E r zijn op grond v an deze relaties sterke aanw ijzingen d a th etk o o ld io x y d eg e h altev a n h et oppervlaktew ater ten opzichte van h et d ieptew ater de laatste ja a r m e t ongeveer 0.5 ml/1 is gestegen9. D it is een stijging van ongeveer 1 %. H ieru it kan m en afleiden d a t h et oppervlaktew ater de kooldioxydestijging v an de atm osfeer volgt, terw ijl deze stijging nog n iet to t de diepzee is doorgedrongen. E en deel v an h et nieu w gevorm de kooldioxyde is dus in d e rd a a d doo r de o ceaan opgenom en, doch b ev in d t zich nog in de bovenste w aterlagen. 4. U itgebreide m etingen die de laatste ja re n in de atm osfeer zijn u itgevoerd op vele plaatsen te r w ereld, w aaro n d e r een a a n ta l op grote afstan d van de belangrijke bevolkings- en in d u striecentra gelegen laten zien d a t h e t kooldioxydegehalte v an de atm osfeer th ans m e t ongeveer 0.23 % p er ja a r stijgt, terw ijl de jaarlijkse pro d u ctie van kooldioxyde u it fossiele b ran d sto f ongeveer 0.45 % b e d ra a g t10. O ok d it gegeven d u id t er op d a t een deel van h et nieuw gevorm de kooldioxyde door de zee is geabsorbeerd. O verzien w e de resultaten van de besproken m etingen, d a n blijkt alles

14 er op te w ijzen d a t een belangrijk deel v an h et u it fossiele b ran d sto f gev orm de kooldioxyde zich nog in de atm osfeer b ev in d t, doch d a t tegelijkertijd de hoeveelheid die door d e oceaan is opgenom en n ie t v alt te verw aarlozen. D e betrekkelijk lan g zam e m engingsprocessen in zee h e b ben echter to t gevolg d a t de w erkelijk geabsorbeerde hoeveelheid veel geringer is d an de theoretisch m ogelijke en d a t de concentratieverhoging nog bij lange n a n iet in de diepzee is doorgedrongen. V a n ex tra oplossen van kalk u it diepzeeafzettingen k an dus n u nog geen sprake zijn. W el m oet de w aterstofionenconcentratie v a n h e t o p p erv lak tew ater zijn verlaagd. B elangrijker d an deze conclusie zelf is, b in n en h e t k ad er van deze v oord racht, de w ijze w aaro p ze w erd bereikt, nam elijk door com binatie van gegevens v an physisch, chem isch en biologisch onderzoek. U it h et gegeven voorbeeld, geachte toehoorders, k an ten slotte nog een geheel andere gevolgtrekking w orden gem aakt. D e m ens is bezig over een gebied d a t d rie vierde v an h et aard o p p erv lak beslaat een m ilieufactor te w ijzigen. E en stijging v an h e t kooldioxydegehalte van h e t o p p ervlaktew ater m et nog geen p rocent lijkt w einig spectaculair. W e w eten niet o f deze verhoging thans reeds een m erk b are invloed op h et leven in zee uitoefent en dus evenm in o f d it een invloed in gunstige o f ongunstige zin zal zijn. W e m oeten in deze eeuw echter m e t een verdere stijging van nog enkele procenten rekening houden. H e t lijkt zaak deze concentratieverhoging, zowel in de zee ais in de atm osfeer, zorgvuldig in het oog te houden. D e verandering van het kooldioxydegehalte is echter slechts één voorbeeld v an h et ingrijpen v an de m ens in de n atu u rlijk e condities v an de zee. W ijzigingen in de sam enstelling van kustw ateren zijn zo algem een d a t ik ze n iet onder de aa n d a c h t hoef te brengen. Som m ige verstoringen zijn echter reeds over een veel g ro ter deel v a n h e t zeeoppervlak te volgen d a n m en zou denken. Z o zijn bijvoorbeeld synthetische w asm iddelen to t op honderd en kilom eters v a n de vaste w al aangetoond. R o n d o m de grote bevolkingscentra van N oord A m erika en w ellicht ook W est E u ro p a v alt to t ver van de kust een m eetb are verhoging v an h e t loodgehalte van h et oppervlaktew ater te constateren ; h et lood is afkom stig van de u itla a t gassen van verbrandingsm otoren. V oorlopig behoeft deze gang v a n zaken slechts geochem ici en biologen die graag n atu u rlijk e evenw ichten bestuderen te verontrusten. A an de an d ere k an t trekken zij ook vaak profijt v an vreem de stoffen door ze te gebruiken voor h et bestuderen v a n de w atercirculatie. M en kan echter de verontreinigingen ook zien ais d e voorhoede van grote hoeveelheden deels 12

15 gevaarlijke, deels slechts hinderlijke, afvalstoffen. Zij d em onstreren d a t de m ens th an s in sta at is zijn m ilieu, ten goede of ten kw ade, op globale schaal te beïnvloeden. D eze ontw ikkeling k an alleen in de h a n d w orden gehouden ais w e nauw keurig w eten hoeveel d it zowel biologisch als geochem isch zo gevoelige m ilieu zonder schade kan verdragen. A an h et eind van deze v o o rd rach t w il ik m ijn eerbiedige d an k betuigen aa n H are M ajesteit de K oningin voor m ijn benoem ing to t buiten g e w oon hoogleraar. M ijne Heren Curatoren, D a t U mij voor deze benoem ing h e b t w illen voordragen stem t m ij to t g ro te erkentelijkheid. Ik zal zeker p ro b eren te voldoen a a n h e t v ertrouw en d a t U in mij stelt. Dames en Heren Hoogleraren, Lectoren en Docenten, H e t zal U u it m ijn uiteenzetting duidelijk zijn gew orden d a t de oceanografie, van een bezigheid aan, zoals m en h et w el heeft u itg e d ru k t th e fringes of science zich heeft ontw ikkeld to t een tak v a n onderzoek die zich in de belangstelling v an vele w etenschappen m ag verheugen. M ijn hoop is d a t er ook onder U zullen zijn die zich van tijd to t tijd to t de problem en op m arien gebied aangetrokken voelen en ik stel m e d aa ro m veel van h e t regelm atig co n tact m e t U voor. Hooggeleerde Baerends, T o en ik een a a n ta l ja re n geleden m ijn proefschrift h ad voltooid en h et u it de inhoud n ie t geheel duidelijk w as w ie d a a r n u over m oest oordelen stond voor mij vast d a t Gij d a t zo u d t m oeten zijn. D e tijd d a t U zich in tensief m et m arien e problem en bezighield ligt m een ik a c h te r U. Ik w eet echter d a t d it a a n U w interesse voor d it gebied geen a fb reu k heeft ged a a n en d a t ik ais vroeger v an U w ra a d zal k u n n en profiteren. 13

16 Hooggeleerde Kuenen, T o en v an S traaten enige m a an d e n geleden op deze plaats stond constateerde hij d a t U één v an de grondleggers b en t v a n de m arien e geologie. Ik ben h e t d a a r v an h a rte m ee eens, doch w il er a a n toevoegen d a t in U w m arien geologische w erk algem een oceanografische v rag en een zeer belangrijke rol spelen. O m gekeerd h eb ik mij nog al eens gew aagd aan m arien geologische problem en die U n a aan h e t h a r t liggen. H e t resulta a t is d a t ik, hoew el ik in m ijn G roningse stu d ententijd geen college bij U heb gelopen, m e bew ust b en v an een belangrijke invloed v an U w denkw ijze op de m ijne. V a n de door m ijn benoem ing geopende m ogelijkheden to t nauw ere sam enw erking m e t U en v an S tra aten h eb ik grote verw achtingen. Beste Verwey, collega's en vrienden van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der %ee, M ijn benoem ing in G roningen betekent geen afscheid v an D en H elder. O f m ijn nieuw e arb eidsverdeling w inst o f verlies voor h e t in stitu u t beteken t zal de toekom st m oeten leren. H e t is echter m ijn overtuiging d at voor een m arien instituut, door de v o ortgaande specialisering, slechts tw ee m ogelijkheden open sta an : een uitb reid in g v an de eigen staf tot boven een zeker m inim um en sam enw erking m et an d e re w etenschappelijke instellingen. I n beide gevallen is n auw co n tact m et de universiteit v an groot belang. Dames en Heren Studenten, In vele la n d en m a ak t h et oceanologisch onderzoek op h e t ogenblik een bloeitijd door. Bij w etenschappelijk w erk zijn n atio n ale grenzen m a ar van w einig belang. T o ch v alt h e t te b etreuren d a t ons la n d a a n de opkom st v an h e t zeeonderzoek m a a r een kleine b ijd rage levert, al v alt die bijdrage q u a lita tie f n ie t te verw aarlozen. H e t ziet er n a a r u it d a t de beperkende factoren voor v erd ere ontw ikkeling n iet de m iddelen zullen zijn, m a a r de m ensen. H e t is m ijn vurige hoop d a t som m igen v an U zullen o ntdekken, d a t de zee een fascinerend arbeidsveld k a n zijn. Ik h eb gezegd. 14

17 LITERATUUR 1. d e M A R S il L i,l. f., 1786: N atu u rk u n d ig e B eschrijving d er Z eeën, s-g ravenhage, 216 pp. 2. d e a c o n, g. e. r., 1962: T h e d evelopm ent a n d p resent statu s of ocean o g rap h y as a scientific disipline. IC S U R eview, 4, J a c o b s e n, o., 1875: U eb er die L u ft des M eerw assers. Ja h resb er. C om m. wiss. unters, deutschen M eere, 2, 3, p h e l l a n d h a n s e n, b., e n f. n a n s e n, 1909: T h e N orw egian Sea. R ep. N orw. Fish, a n d M arine Investig., 2, 390 pp. 5. T h e Snellius E xpedition in the eastern p a rt of the E ast In dian A rchipelago, Brill, L eiden. 6. r e v e d l e, r., e n h. SUESS, 1957 : C a rb o n dioxide exchange betw een atm osphere a n d ocean. T ellus, g, b o l í n, b., e n e. E R ik so N, 1959: C hanges in th e carb o n dioxide co n ten t o f th e atm osp h e re an d th e sea d u e to fossil fuel com bustion. R ossby M em orial V olum e, C r a i g, h., 1957: T h e n a tu ra l distrib u tio n o f rad io carb o n an d th e exchange tim e of carbon dioxide betw een atm osphere an d sea. Tellus, g, POSTM A, H., 1963: T h e exchange o f oxygen a n d carb o n dioxide betw een th e ocean a n d the atm osphere. N eth. Jo u rn. o f Sea R esearch, i o. b o l í n, b., e n c h. k e e l i n g, 1963 : L arg e scale atm ospheric m ixing as d ed u ced from the seasonal an d m eridional variations of carbon dioxide. J. G eophysical R es., 1963.!5

18

19

20