Oceanografie Tachtig jaar geleden aasden wereldmachten op het Zuidpoolgebied. Een historisch verdrag opende de weg naar het huidige klimaatonderzoek. „Het maakt nogal wat uit of de zeespiegel met één meter stijgt, of drie meter of nog meer dan dat.”
Oceanograaf Alexander Brearley (lichtblauwe muts) laat samen met collega's een onbemande onderzeeër te water voor de Antarctische kust.
„Op Antarctica onderhouden we goede relaties met allerlei landen”, zegt de Britse oceanograaf Alexander Brearley via een kraakheldere videoverbinding vanaf het afgelegen continent.
„Neem bijvoorbeeld de landingsbaan hier buiten.” Brearley wijst naar een raam, buiten beeld. „Daar landt vandaag een Chinese onderzoeksgroep. Zij verblijven vannacht op ons station en vliegen daarna pas door naar hun eigen onderzoeksstation landinwaarts.”
Van de spanningen in het Arctisch gebied, op de tegenovergestelde pool, merkt hij naar eigen zeggen weinig. „Ik werk bijvoorbeeld ook goed samen met de Amerikanen, die hier verderop een onderzoeksstation hebben.”
Toen Brearley eerder in het gesprek zijn laptop optilde en naar het raam toe draaide, kwam daar een uitgestrekte grijze vlakte in beeld. Daarachter grijsblauw water en torenhoge ijsschotsen in laaghangende mist. Nu is vooral het grijze systeemplafond van zijn verder opvallend normale kantoorruimte goed te zien.
Brearley werkt voor de British Antarctic Survey (BAS), de Britse overheidsorganisatie die onderzoek doet naar de Zuidpool. Meestal doet hij dat vanuit het hoofdkantoor in Cambridge, maar nu is hij op de grootste Britse basis op Antarctica, gelegen op de rotsige landpunt die richting Zuid-Amerika wijst: Rothera Research Station.
Daar onderzoekt hij zogenoemde „onderwatertsunami’s”. Dat zijn metershoge golven tussen verschillende lagen in de Zuidelijke Oceaan, die ontstaan wanneer gletsjers afbrokkelen en grote stukken ijs in zee belanden. De onderwatergolven kunnen het oppervlaktewater lokaal plotseling opwarmen. Ze beïnvloeden zo waarschijnlijk het tempo waarmee ijskappen smelten en dus ook hoe snel de wereldwijde zeespiegel stijgt.
Dat is „cruciale informatie”, benadrukt Brearley. „Het maakt nogal wat uit of de zeespiegel in de komende driehonderd jaar met één meter stijgt, of drie meter of nog meer dan dat.”
De invloed van klimaatverandering op de Zuidpool is van grote impact op de hele wereld, zegt Brearley. Daarmee is het zuidelijke continent volgens hem een soort omgekeerd Las Vegas. „Ik zeg altijd: what happens in Antarctica, doesn’t stay in Antarctica.”
De permanente Britse aanwezigheid op dit deel van het continent had aanvankelijk weinig met het klimaat te maken. Die begon tijdens de Tweede Wereldoorlog met een geheime missie: Operation Tabarin. De missie was erop gericht om de nabijgelegen Falklandeilanden, onderdeel van het Brits imperium, te verdedigen tegen Argentinië en Chili, die er ook aanspraak op maakten.
De BAS komt voort uit die Britse missie. Behalve een toonaangevend onderzoeksinstituut, is BAS nu nog steeds de vertegenwoordiger van het Brits gezag over het ‘Brits Antarctisch Territorium’, een flinke taartpunt uit het continent. Rothera is formeel de hoofdstad.
Het kantoor van Brearley staat dus op Britse grond. Althans, dat zeggen de Britten. Chili en Argentinië claimen dit deel van Antarctica namelijk óók als hun eigen grondgebied. „Maar in ons onderzoek werken we bijvoorbeeld heel nauw samen met de Chilenen”, zegt Brearley. „Terwijl onze territoriale claims behoorlijk overlappen.”
In de jaren veertig ontstond een run op het vrijwel onbewoonde continent, vooral vanuit geopolitieke belangen. „Het was natuurlijk een tijd waarin veel landroof plaatsvond”, zegt Brearley droogjes. „Antarctica draaide voor veel landen, niet alleen voor het Verenigd Koninkrijk, vooral om het claimen van grondgebied.”
Dat is tegenwoordig anders, zegt Brearley. „Ik hoop dat we in de decennia daarna een sterk wetenschappelijk programma hebben opgebouwd, waar iedereen van profiteert.”
In 1959 sloten twaalf landen, waaronder de VS en de Sovjet-Unie, het Verdrag inzake Antarctica. In het belang van wetenschappelijk onderzoek bevroren zij hun overlappende territoriale claims. Antarctica is sindsdien het wetenschappelijke continent.
De eerste wetenschappers op Antarctica waren vooral geïnteresseerd in het maken van kaarten. Met gedurfde expedities brachten ze de reusachtige ijsvlakte in kaart. Vanaf de jaren vijftig keken de eerste Britse onderzoekers door de dikke ijslaag naar het aardoppervlak eronder. Dat deden ze met radar-technologie, vanuit kleine vliegtuigjes waarmee ze kriskras over het continent vlogen. Zo kwamen van onder het ijs complete valleien tevoorschijn, en bergmassieven zo groot als de Alpen.
Kaarten maken is nog steeds een belangrijk deel van het werk van de BAS. Vorig jaar publiceerde het instituut een nieuwe versie van de Antarctische landkaart, volgens het begeleidend persbericht de „meest gedetailleerde ooit”. Daarvoor was geput uit „meer dan zes decennia aan onderzoeksgegevens die zijn verzameld met vliegtuigen, satellieten, schepen en zelfs door hondensleeën.”
„De vroege pioniers beklommen bergen en verkenden ijsvlaktes. Dat heeft bijgedragen aan de geografische kennis die we vandaag de dag nog steeds gebruiken”, zegt Brearley. „Maar ik denk dat men de afgelopen dertig jaar steeds beter is gaan beseffen waar het echte belang van Antarctica ligt: in het mondiale klimaatsysteem.”
Gelukkig zijn de gedetailleerde kaarten ook daarvoor relevant. Dankzij een precies beeld van de ondergrond kunnen onderzoekers berekenen hoeveel ijs op Antarctica ligt. Het helpt ook om in te schatten hoe snel de gletsjers zullen smelten en de zee in schuiven, met zeespiegelstijging tot gevolg.
Het is namelijk het ijs dat nu nog op land ligt, dat in de toekomst de zeeniveaus zal doen stijgen. IJs dat op het water drijft, zoals bij de Noordpool het geval is, kan ook smelten maar zorgt dan niet voor hoger water. Het ijs duwt daar ongeveer even veel water weg als het smeltwater zou doen, zoals de wet van Archimedes voorschrijft. Hetzelfde principe bepaalt dat een glas water met ijsklontjes erin niet overstromen wanneer de klontjes smelten.
Nergens ter wereld ligt zoveel ijs op land als op het reusachtige Antarctische continent: ongeveer dertig miljoen kubieke kilometer. Als dat allemaal zou smelten – wat gelukkig niet voor de hand ligt – zou de zeespiegel wereldwijd met zo’n zestig meter stijgen.
In het onderzoek naar wereldwijde zeespiegelstijging zijn onderwatertsunami’s een onverwachte factor van betekenis. Oceanograaf Michael Meredith, een collega van Brearley, ontdekte het fenomeen vijf jaar geleden bij toeval, tijdens een vaartocht voor een ander onderzoek. Ze voeren langs de metershoge ijskliffen van de Antarctische kust, toen verderop plotseling grote brokken ijs in het water begonnen te vallen.
„Ze hebben het schip voor de veiligheid naar een nabijgelegen baai gevaren”, vertelt Brearley. „Maar toen ze twaalf uur later terugkwamen, was het ijs in zee verdwenen en bleek dat de bovenste laag van water compleet was omgewoeld.”
Water uit de diepe zee was aan de oppervlakte gekomen, bleek uit de monsters die ze namen. „En op de sonar van het schip zagen ze grote onderwatergolven. Ze gedroegen zich hetzelfde als normale golven, maar dan tussen verschillende lagen in de oceaan.”
Nu zijn de onderzoekers terug voor die mysterieuze golven en ze hebben een arsenaal aan onderzoeksgereedschap meegenomen. De onderzoekers maken gebruik van satellietbeelden, webcams, drones en zelfs onbemande onderzeeërs.
„Ik kan de onderwatervoertuigen hier vanaf mijn computer bedienen”, zegt Brearley vanuit zijn kantoor met het grijze systeemplafond. „Elke keer dat ze boven water komen, communiceren ze met satellieten en dan kan je vanaf elke computer met ze praten. Dat kan zelfs vanuit Cambridge, vanaf je telefoon.”
Niet dat bijsturen vaak nodig is, legt Brearley uit. De onderzeeërs, knalgeel en ongeveer zo groot als een persoon, bewegen zelfstandig langs een voorgeprogrammeerde route, halen dieptes tot wel duizend meter en verbruiken ondertussen heel weinig stroom. Zo kunnen ze op één accu maandenlang blijven varen.
Brearley (lichtblauwe muts) laat samen met collega’s een onbemande onderzeeër te water voor de Antarctische kust. „Elke keer dat ze boven water komen, communiceren ze met satellieten”.
Tijdens die eenzame tochten in de diepe zee, verzamelen de gele voertuigen allerlei informatie over het donkere water dat hen omringt. Ze meten temperatuur, zoutgehalte en waterdruk, maar ook de zuurstofgehalte, hoe troebel het water is en hoeveel licht vanaf de oppervlakte doordringt. Samen kunnen al die gegevens diepe zeestromingen in beeld brengen, die voor het oog onzichtbaar zijn.
Op een nabijgelegen bergkam hebben de onderzoekers een serie camera’s geïnstalleerd, die elk uur een beeld maken van de scherpe ijskliffen boven de zee, de uitlopers van de Sheldon gletsjer. De camera’s leggen vast wanneer de klif begint af te brokkelen, dat is dit seizoen al twee keer gebeurd.
Op het water varen onderzoekers in kleine bootjes, die vergelijkbare metingen doen als de onderzeeërs en ook watermonsters meenemen, om achteraf in het laboratorium te onderzoeken.
„En over een paar dagen gaan we ook nog met het grote onderzoeksschip de zee op”, zegt Brearley, „om zes ankers op de zeebodem te plaatsen, die we met een lang touw aan een drijver vastbinden. Aan die touwen maken we weer verschillende meetinstrumenten vast, voor dingen als zoutgehalte, temperatuur, stroomsnelheid.”
Zo kunnen de onderzoekers een volgende onderwatergolf vanuit alle mogelijke hoeken vastleggen. Een team van de Universiteit van Leeds kijkt ondertussen naar hogeresolutiesatellietbeelden van de gletsjer en legt die beelden achteraf naast de gegevens die Brearley en zijn collega’s verzamelen.
„De bedoeling is dat we het werk daardoor kunnen opschalen”, zegt Brearley. „We zien wat er gebeurt op de camera’s en proberen dat te verbinden aan het beeld van de satellieten. Als dat lukt, kijken we straks met satellieten naar alle gletsjers in deze hele regio.”
Maar waar zijn de onderzoekers precies naar op zoek? „Het grootste vraagteken is oceaanwarmte”, zegt Brearley. „We hebben nog niet goed in de gaten hoeveel warmte vanuit het water bij de gletsjers terecht komt. We begrijpen warmte in de oceaan überhaupt nog niet heel goed.”
Daar komt nog bij dat het zeewater rond de polen zich compleet anders gedraagt dan elders ter wereld. Op de meeste plekken wordt het water kouder naarmate je verder in de diepte afdaalt. Maar op Antarctica ligt het koude water juist boven en het relatief warme water in de diepte.
„Dat heeft te maken met het koude smeltwater van de gletsjers, dat geen zout bevat. Daardoor is het lichter dan de rest van de zee en blijft het drijven”, legt Brearley uit. Dat verklaart ook waarom een grote onderwatergolf ervoor kan zorgen dat relatief warme water uit de diepte plotseling opstijgt naar het oppervlak.
Het diepe oceaanwater is niet alleen warmer, het bevat ook meer voedingsstoffen. Daarom zijn de onderwatergolven mogelijk ook een voedingsbron voor het zeeleven daarboven. Het kan de groei van fytoplankton, eencellige algen die in de zee drijven, sterk beïnvloeden.
Dat „gras van de zee” is weer voedsel voor ander leven, maar is ook een essentieel onderdeel van de koolstofcyclus die ons klimaat bepaalt. Het haalt grote hoeveelheden van het broeikasgas CO2 uit de lucht en zet dat om in zuurstof. De hoeveelheid fytoplankton is de afgelopen zeventig jaar met ongeveer 40 procent afgenomen. Als die ontwikkeling doorzet, kan dat de huidige razendsnelle klimaatverandering nog verder doen versnellen.
„Ik ben als oceanograaf misschien een beetje vooringenomen”, zegt Brearley. „Maar de Zuidelijke Oceaan rond Antarctica is echt heel belangrijk voor het onttrekken van CO2 uit de atmosfeer. Het speelt een speciale rol in het klimaatsysteem. Daarom moeten we begrijpen wat hier beneden gebeurt, omdat het mogelijk heel grote gevolgen heeft voor onze toekomst.”
Of Antarctica in de komende jaren een wetenschappelijk continent kan blijven, zoals het al bijna zeventig jaar is, durft de onderzoeker niet met zekerheid te zeggen. „Het eerlijke antwoord is: ik weet het niet. Ik zie op dit moment geen grote behoefte om elkaar in dit gebied even fel te bestrijden als bijvoorbeeld rond de Noordpool gebeurt. Maar je kan het niet uitsluiten.”
Brearley, die uit het raam had zitten kijken, glimlacht naar de camera. „Er zijn tegenwoordig bepaalde regeringen die op dat vlak nogal onvoorspelbaar zijn.”
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
Source: NRC