Een eeuw waarin gletsjers zich terugtrokken.

Transcriptie

1 Een eeuw waarin gletsjers zich terugtrokken. Roderik van de Wal Inleiding Wie is het nooit opgevallen, enorme morenes halverwege de zijwanden van menig vergletsjerd dal in de Alpen en in andere berggebieden. De grote gletsjers zijn duidelijk kleiner dan ze eens geweest zijn en als bewijs hiervan hebben ze morenes achtergelaten daar waar ze in vroegere tijden stroomden. Wat misschien minder bekend is, is in welke tijd de meeste morenes gevormd zijn in de Alpen. Sinds het eind van de 19e eeuw hebben de gletsjers zich teruggetrokken en de morenes achtergelaten. De afstand waarover de gletsjers zich hebben teruggetrokken in ruim honderd jaar is bijzonder indrukwekkend bij een grote gletsjer als bijvoorbeeld de Hintereisferner in Oostenrijk of de Rhone gletsjer in Zwitserland. Wandelend van Pontresina naar de Morteratsch gletsjer kan men niet om de bordjes heen met de jaartallen waarop vermeldt staat tot wanneer de gletsjer tot het bordje kwam. Natuurlijk is de lengteverandering niet overal even groot, maar het is wel een fenomeen wat overal op het Noordelijk Halfrond waarneembaar is. Dit betekent dat het voor de hand ligt om te veronderstellen dat klimatologische veranderingen ten grondslag liggen aan de veranderingen in gletsjerlengte. In deze bijdrage zal ik proberen om de relatie tussen gletsjers en klimaat toe te lichten. Hoe beïnvloedt het klimaat de gletsjers Als we kijken naar de verdeling van gletsjers over de wereld zien we dat gletsjers zich bevinden in gebieden waar het koud is. In alle grote berggebieden op aarde komen gletsjers voor zelfs in de tropen. Gletsjers ontstaan als de sneeuw die in de winter valt de volgende zomer niet meer wegsmelt. Uiteraard levert één koude of sneeuwrijke winter nog geen gletsjer, maar na verloop van tientallen jaren wel. Het sneeuwpakket wordt dan zo dik dat er ijs gevormd wordt. Omdat ijs enigszins stroperige eigenschappen heeft zal het onder invloed van de zwaartekracht langzaam naar beneden stromen. Voor een behoorlijke alpengletsjer moet men denken aan 1 11/29/01

2 snelheden van zo n 50 meter per jaar bij een ijsdikte van een paar honderd meter. Het al dan niet aanwezig zijn van gletsjers wordt dus bepaald door de hoeveelheid sneeuw in de winter en de hoeveelheid afsmelting in de zomer. Aan de tong van een grote gletsjer kan in een zomer wel 7 m ijs afsmelten. Deze afsmelting in de zomer is sterk afhankelijk van de meteorologische condities; de hoeveelheid zonnestraling en de temperatuur zijn de belangrijkste factoren. Dit betekent dat verandering in deze factoren tot veranderingen in de gletsjers zullen leiden. De luchttemperatuur neemt gemiddeld genomen ongeveer met 6.5 graad per km af. Als gevolg hiervan neemt de afsmelting af als men de gletsjer oploopt. Op een zekere hoogte is de hoeveelheid sneeuwval gelijk aan de hoeveelheid afsmelting. Dit wordt in de glaciologie de evenwichtslijnhoogte genoemd. Door op ieder punt van de gletsjer een jaar lang te meten wat de afsmelting is en hoeveel sneeuw er valt en vervolgens alle punten bij elkaar optellen levert de zogenaamde massabalans van de gletsjer. Op deze manier kan men bepalen of er massa bijgekomen (positief) of massa verloren gegaan is (negatief). In het eerste geval zal de gletsjer groter worden en in het tweede geval kleiner. Als we nu veronderstellen dat er als gevolg van een klimaatsverandering meer sneeuw zal gaan vallen leidt dit tot een positieve massabalans. Als de massabalans positief is zal de gletsjer langer worden en in lagere delen komen waar het warmer is en relatief meer afsmelting optreedt. Het gevolg zal zijn dat de massabalans na verloop van tijd weer steeds dichter in de buurt van de nul komt en de gletsjerlengte en volume zich zullen stabiliseren. Hoe groter de gletsjer hoe langer dit aanpassingsproces duurt. Voor de grotere gletsjers in de Alpen bedraagt dit zo n jaar. Voor grote gletsjers in Alaska en Spitsbergen duurt dit natuurlijk nog langer en over de Groenlandse ijskap en Antarctica zullen we het hier niet hebben Meer neerslag in de vorm van sneeuw leidt tot langere gletsjers en minder sneeuw tot kortere gletsjers. Een toename van de afsmelting als gevolg van een temperatuurstijging zal natuurlijk ook tot kleinere gletsjers leiden. Het feit dat gletsjers zo sterk reageren op temperatuurveranderingen is eenvoudig in te zien. Als we op de Veluwe op een mooie zomerdag 's middags onze hand op het zand leggen zullen we voelen dat het zand heet is, duidelijk heter dan in de vroege ochtend. Als we dit op een mooie zomerdag op een gletsjer doen, één keer s ochtends en één keer s middags voelen we geen verschil, terwijl de luchttemperatuur behoorlijk verschillend kan zijn. De reden is dat ijs immers niet warmer kan worden dan nul 2 11/29/01

3 graden. Alle extra energie die er in de loop van de dag beschikbaar komt wordt gebruikt om het ijs te laten smelten. De Rhone gletsjer als voorbeeld Om een idee te krijgen hoe de lengte van een gletsjer zal variëren als het klimaat verandert zijn er modellen ontwikkelt van gletsjers. Één van de gletsjers waar dit voor gedaan is, is de Rhone gletsjer in Zwitserland. De Rhone gletsjer is gelegen in het midden van de Zwitserse Alpen en is de bron van de Rhone. De lengte van de Rhone gletsjer is ongeveer 10 km en het gletsjeroppervlak was 17 km 2 in De gemiddelde dikte van de gletsjer was ongeveer 150 meter. De belangrijkste reden om aandacht aan de Rhone gletsjer te schenken is het feit dat de lengte van de gletsjer bekend is sinds Figuur 1a geeft de lengte van de Rhone gletsjer als functie van de tijd. Figuur 1b laat het oppervlakteverlies van de tong van de gletsjer zien over verschillende kortere tijdsintervallen. De Rhone gletsjer is één van de vele gletsjers die zich sinds 1850 sterk zijn gaan terugtrekken. In figuur 1a en 1b is te zien dat de gletsjer zo n twee kilometer korter is geworden in ruim honderd jaar. De gestage terugtrekking is slechts onderbroken door een korte opleving rond 1915 waarna de gletsjer zich weer verder is gaan terugtrekken. Hoe het er rond 1850 en 1900 ongeveer uitgezien moet hebben laat zich prachtig illustreren aan de hand van de twee gravures weergegeven in figuur 2. Het is duidelijk te zien dat de gletsjer van de steile bergwand afstroomt tot onder in het hoofddal. Tegenwoordig bevindt de gletsjertong zich bovenaan de versteiling in het landschap. Naast de beschikbaarheid van een tijdreeks van de gletsjerlengte is het ook van belang om enig inzicht te hebben in de ijsdikte en de massabalans van de gletsjer. Al deze gegevens zijn beschikbaar voor deze gletsjer en daarmee is het mogelijk om de lengte van de gletsjer met een eenvoudig wiskundig model te berekenen als het klimaat verandert. Sterker nog omdat we de lengte van de gletsjer in het verleden weten kunnen we met dit soort modellen iets zeggen over hoe het klimaat in het verleden geweest is. Een addertje onder het gras is wel dat het moeilijk is om onderscheid te maken tussen een verminderde sneeuwval of een toegenomen temperatuur, beide leiden tot een verkleining van een gletsjer. Als we veronderstellen dat een temperatuurstijging de belangrijkste oorzaak is van het kleiner worden van de gletsjers over de laatste eeuw 3 11/29/01

4 kunnen we uitrekenen dat de temperatuur met zo n 0.7 graden gestegen moet zijn. Deze informatie is onafhankelijk van temperatuurmetingen maar wel in overeenstemming hiermee. Dit zegt overigens nog niet direct iets over de oorzaken van de temperatuurstijgingen. Natuurlijke variabiliteit, vulkanisme en verhoogde zonneactiviteit zijn belangrijk geweest voor de stijging in de eerste helft van de vorige eeuw, terwijl de temperatuurstijging over het tweede deel van de vorige eeuw grotendeels verklaard kan worden door menselijk handelen, het zogenaamde versterkte broeikaseffect. Het zelfde wiskundige model kan ook gebruikt worden om te bestuderen hoe de gletsjer zal reageren in de toekomst als het klimaat verandert. Dit wordt gedaan door een temperatuurverandering en neerslagverandering in de toekomst voor te schrijven. In figuur 3 zijn een aantal scenario s weergegeven. De bovenste lijn laat de lengte van de Rhone gletsjer zien als het klimaat gelijk zou zijn aan het klimaat over de periode De lengte van de gletsjer neemt dan nog enigszins af, maar niet veel meer. Als we veronderstellen dat de temperatuur met twee graden zal stijgen ten op zichte van de periode en de neerslag constant zal blijven dan zal de gletsjer nog 40% korter worden. Een toename van de neerslag kan dit effect enigszins compenseren. Als de neerslag tegelijkertijd 20% stijgt wordt de gletsjer slechts 20% korter. Neerslagveranderingen moet dus erg groot zijn om temperatuurveranderingen te overtroeven. Bij een temperatuurstijging van 4 graden en gelijkblijvende neerslag, een zeer realistisch scenario zal er weliswaar nog een gletsjer zijn van 2.5 km lang over 100 jaar, maar het zal ogen als een wegkwijnend geheel, de gletsjer zal minder dan 5% van het volume hebben van de huidige gletsjer. Dit soort veranderingen zijn natuurlijk van grote invloed op het landschap, maar hebben nog een ander betekenis. Gletsjers en Zeespiegel Is het kleiner worden van de gletsjers een belangrijk effect voor zeespiegelstijging over de afgelopen 100 jaar en de komende honderd jaar? Gletsjers en kleine ijskappen, daarmee bedoelen we hier al het landijs behalve de Groenlandse ijskap en Antarctica, hebben slechts een volume wat als we het geheel lieten afsmelten tot een zeespiegelstijging van een halve meter zou leiden. Ter vergelijking als de gehele Groenlandse ijskap zou afsmelten zou de zeespiegel met zo n zeven 4 11/29/01

5 meter stijgen en als geheel Antarctica in de oceaan verdwijnt stijgt de zeespiegel met zo n 60 meter. Toch wordt over het algemeen aangenomen dat gletsjers een belangrijke component zijn van de zeespiegelstijging over de afgelopen eeuw en de komende eeuw. De reden is dat kleine gletsjers veel sneller reageren op klimaatsveranderingen dan de grote ijskappen. Het is natuurlijk wel enorm ingewikkeld om te schatten wat alle gletsjers gezamenlijk bijdragen aan zeespiegelstijgingen. Dit komt omdat er ongeveer gletsjers zijn die variëren van minder dan een vierkante kilometer tot meer dan 500 vierkante kilometer. Een extra complicatie is natuurlijk ook nog eens dat ze over de gehele wereld verspreid liggen en klimaatsveranderingen niet overal hetzelfde zullen zijn. En alsof dat nog niet ingewikkeld genoeg is moet je ook nog rekening houden met de individuele gevoeligheid van iedere gletsjer. Gletsjers in natte gebieden zijn gevoeliger voor veranderingen in temperatuur dan gletsjers in droge gebieden. Toch blijkt het mogelijk om met al deze factoren rekening te houden en tot een schatting te komen van de bijdrage van kleine gletsjers aan zeespiegelveranderingen. De laatste schattingen geven aan dat gletsjers voor 20% van de waargenomen zeespiegelstijging verantwoordelijk zijn. De bijdrage aan toekomstige zeespiegelstijgingen is zelfs zo n 30% van de totale te verwachten stijging. De gletsjers waar de grootste veranderingen in termen van volume verwacht worden zijn de gletsjers in Alaska en de Rocky Mountains, Noord-Canada en Centraal Azië zoals uit figuur 4 blijkt. Dit komt enerzijds omdat het grote systemen zijn en anderzijds (m.u.v centraal Azië) de te verwachten temperatuurstijging veel groter is dan de gemiddelde temperatuurstijging. De bijdrage aan mondiale zeespiegelstijgingen van de Rhone gletsjer is echter te verwaarlozen, zelfs de veranderingen in de gehele Alpen bij elkaar opgeteld spelen nog geen belangrijke rol, maar ze zijn wel de achtertuin van menig bergsporter en daar zou het er wel eens heel anders uit kunnen gaan zien. Literatuur Voor wie alles over zeespiegel veranderingen wil weten: Church J.A., J.M. Gregory, P. Huybrechts, M Kuhn, K. Lambeck, M.T. Nhuan, D. Qin, P.L. Woodworth (2001). Changes in sea-level. In J.T. Houghton and D. 5 11/29/01

6 Yihui, eds., IPCC Third Scientific Assesment of Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, ISBN Voor wie meer over de fysica van gletsjers en klimaat wil weten: Oerlemans, J (2001). Glaciers and Climate Change, Balkemade Lisse, ISBN Overige referenties Aellen, M. (1981). Neuzeitliche Gletscherveränderungen. In: Die Schweiz und ihre Gletscher Von der Eiszeit bis zur Gegenwart. Kümmerley und Frey, Geografischer Verlag, Bern Schweizerische Verkehrzentrale (SVZ) Zürich. Van de Wal R.S.W. and M. Wild (2001). Modelling the response of glaciers to climate change, applying volume-area scaling in combination with a high resolution GCM. Climate Dynamics. Wallinga J., and R.S.W. van de Wal (1998). Sensitivity of Rhonegletscher, Switzerland, to climate change: experiments with a one-dimensional flowline model. Journal of Glaciology, 44(147), Figuren Figuur 1: De lengte van de Rhone gletsjer sinds 1602 AD (a). De cirkels geven tijdstippen weer waarop de lengte van de Rhone gletsjer is gemeten of gereconstrueerd Wallinga en Van de Wal (1998). De oppervlakteveranderingen van de Rhone Gletsjer sinds 1602 AD (b), vrij naar Aellen (1981). Figuur 2: Een impressie van de Rhone gletsjer in 1850 en De gletsjer komt tegenwoordig niet verder dan geheel linksboven in de gravure bovenaan de versteiling in de ondergrond. Figuur 3:De lengte van de Rhone gletsjer als functie van de tijd voor verschillende klimaatsscenario s (Wallinga en Van de Wal 1998). 6 11/29/01

7 Figuur 4: De relatieve bijdrage van de verschillende regio s aan zeespiegelstijging. De grootste drie bijdragen, Centraal Azië, Alaska en de Rocky Mountains en Noord Canada vormen ongeveer 73% van de totale zeespiegelstijging (Van de Wal en Wild 2001). 7 11/29/01

8 Lengte (km) Tijd (AD)

9

10

11

12 12 10 Lengte (km) C +2 C +2 C en +20% +4 C Tijd (AD)

13 Centraal Azië Zuid-Amerika Noord Canada Alaska + Rocky Mountains Noord Canada Alaska+Rocky Mnts. IJsland Spitsbergen Scandinavië Franz Josef+ Nova Zembla Oost Rusland Alpen Zuid-Rusland Centraal Azië Zuid-Amerika Afrika Nieuw-Zeeland Franz Jozef + Nova Zembla Spitsbergen