Lokale zeespiegel

In de vorige paragraaf presenteerden wij een aanvullend scenario voor de wereldgemiddelde zeespiegelstijging, waarbij wij ons concentreerden op de bovengrenzen van de diverse scenario’s. De lokale zeespiegel kan echter aanzienlijke verschillen vertonen met de mondiale. Om een schatting voor het

lokale zeeniveau te kunnen opstellen, moet rekening worden gehouden met meerdere factoren:

• De effecten van gravitatie en van elastische deformatie van de aardkorst en de buitenste mantel op lokaal zeeniveau als gevolg van de herverdeling van massa door het smelten van landijs (‘elastische en gravitatie effecten’ genoemd);

• Verschillen in lokale uitzetting met betrekking tot de mondiale uitzetting(gedomineerd door veranderingen in oceaanstromingen); • Lokale beweging van het land.

2.4.1. Elastische en gravitatie effecten

Wanneer landijsmassa’s smelten, wordt het vrijkomende zoetwater niet gelijkmatig over de oceanen verdeeld. Grote landijsmassa’s hebben een aantrekkende werking op het omliggende zeewater, wat een relatief hoger zeeniveau oplevert in de buurt van ijsmassa’s. Als de ijsmassa slinkt, neemt ook deze aantrekkingskracht af, en zal het zeeniveau relatief dalen in de buurt van de ijskap (het ´omgevingsveld´) omdat het water uit de buurt van de ijskap wordt herverdeeld (Woodward, 1888; Vermeersen and Sabadini, 1999). Verder weg van de landijsmassa, in het ‘tussenliggende veld’, stijgt de zeespiegel wel, maar deze stijging is kleiner dan de wereldgemiddelde stijging die het gevolg zou zijn van een gelijkmatige verdeling van het smeltwater.

Op nog grotere afstand, in het ‘verre veld’, stijgt de zeespiegelstijging meer dan wereldgemiddeld. Bovendien vervormt de vaste aardkorst onder de

verschuivende belasting en deze vervorming heeft invloed op het

zwaartekrachtsveld, de verdeling van het oceaanwater, en de hoogte van het land. Als gevolg van deze lokale gravitatie en elastische veranderingen, zorgt een slinkende landijsmassa voor een opvallend patroon van lokale zeespiegelstijging, dat soms ook wel de ‘fingerprint’ wordt genoemd (bijv. Plag en Juettner, 2001, Mitrovica et al. 2001). De elastische en gravitatie effecten kunnen worden verwerkt door elk van de wereldgemiddelde bijdragen van smeltend ijs van gletsjers en ijskappen te vermenigvuldigen met hun respectievelijke relatieve fingerprint ratio’s.

Er zijn twee benaderingen mogelijk om de gravitatie en elastische effecten voor kleine gletsjers te kwantificeren, die ongelijkmatig over de wereld zijn verdeeld. De eerste manier gebruikt de datareeks over de stijging van het zeeniveau als gevolg van het afsmelten van de gletsjers van Dyurgerov en Meier (2005) met betrekking tot de periode van 1961-2003. Van deze datareeks kunnen we zeeniveauvariaties als gevolg van gletsjerafsmelting afleiden voor verschillende regio’s in de afgelopen veertig jaar. Door de geografische ligging van de

gebieden ten opzichte van Nederland te nemen, kunnen wij vervolgens eenvoudig berekenen wat de lokale zeespiegelstijging is als gevolg van veranderingen in de geoïde, veroorzaakt door verschillende kleinere

gletsjergebieden (voor een vaste aarde). Deze berekening resulteert in een verhouding van de lokale tot de wereldgemiddelde zeespiegelstijging die in de loop der tijd varieert, afhankelijk van welke gebieden meetellen, maar varieert van 75%-90%. Het is kleiner dan 100% vanwege de bijdragen van een aantal gletsjers dichtbij Nederland, zoals die op IJsland en Svalbard.

Deze analyse geldt voor de bijdrage van kleine gletsjers aan de

zeespiegelstijging in de afgelopen jaren. Het lokale effect voor toekomstige zeespiegelstijging kan echter verschillen van de bijdrage in het verleden. Om dit punt te beoordelen, dient de geschatte regionale bijdrage zoals gepresenteerd door Van de Wal et al. (2001) als indicator, omdat het gebruik maakt van een regionale en een temporele forcering bij 2 x CO2 condities. Dit leidt tot een

verhouding van 80% voor de lokale/wereldgemiddelde ratio. Dit cijfer komt overeen met het percentage dat Mitrovica et al (2001) presenteerden, gebaseerd op een model van gravitatie en elastische effecten als gevolg van de historische glaciale afsmelting tussen 1900 en 1961. In totaal geeft de bovenstaande

analyse een schaalfactor van 80% voor de bijdrage van kleine gletsjers voor de Nederlandse kust.

Voor de Groenlandse en Antarctische ijskappen leveren eenvoudige berekeningen voor een vaste aarde een fingerprint ratio op van respectievelijk 0,45 en 1,2 (Woodward 1888). Mitrovica et al (2001) en Plag en Juettner (2001) hebben gelet op de invloed van de vervorming van de aardkorst in reactie op

verandering in massabelasting bij de constructie van fingerprints voor deze ijskappen. De fingerprint ratio’s langs de Nederlandse kust die op die manier worden verkregen, vertonen aanzienlijke verschillen tussen de twee modellen (zie tabel 1.2). De resultaten die door Mitrovica et al (2001) zijn gepubliceerd, komen overeen met eerdere onderzoeken (bijv. Farrell en Clark, 1976; Clark en Primus, 1987) en ook met de berekeningen die Vermeersen en collega’s (DEOS, TU Delft) hebben uitgevoerd.

Op dit moment is er geen volledige verklaring voor de grote verschillen in fingerprints gepresenteerd door Mitrovica et al (2001) en anderen enerzijds, en Plag en Juettner (2001) anderzijds. Ze worden gedetailleerd geanalyseerd door Riva en Vermeersen (DEOS, TU Delft, Nederland) en Plag, maar in dit stadium kunnen nog geen definitieve conclusies worden getrokken. Vermoedelijk liggen de oorzaken van deze verschillen ofwel in de manier van zeeniveauberekening, ofwel in verschillende modelaannames, zoals het mee berekenen van variaties in de rotatie van de aarde (Vermeersen, persoonlijke communicatie). Om de

invloed van de huidige onzekerheid over de fingerprints van de Antarctische en Groenlandse ijskappen op de lokale zeespiegelprojecties mee te wegen, hebben wij de twee uiteenlopende schattingen, zoals gepresenteerd in tabel 1.3 in paragraaf 2.5, in overweging genomen.

Tabel 1.2: Verhoudingen van de relatieve fingerprint langs de Nederlandse kust voor de Antarctische en Groenlandse ijskappen die in diverse onderzoeken zijn gepubliceerd

Bron: Antarctische ijskap Groenlandse ijskap

Mitrovica et al (2001) 1,1 0,2

Plag en Juettner (2001) 2,6 -2,5

2.4.2. Lokale uitzetting

Regionaal kunnen veranderingen in de sterische zeespiegel (veroorzaakt door veranderingen in temperatuur en zoutconcentraties) aanzienlijk afwijken van de wereldgemiddelde waarde. Katsman et al. (2008) analyseerde aan de hand van modellen de sterische veranderingen in de noordoostelijke Atlantische Oceaan voor de eenentwintigste eeuw als een functie van de stijging van de

atmosfeertemperatuur. Uit deze analyse komen twee soorten van modelgedrag naar voren. Ofwel de lokale veranderingen zijn hetzelfde als de

wereldgemiddelde veranderingen, ofwel er is een extra lokale stijging die toeneemt naarmate de atmosfeertemperatuur stijgt. Deze laatste respons weerspiegelt een dynamische zeespiegelverandering die samenhangt met een afname van van de zogeheten ´Meridional Overturning Circulation´ (Golf Stroom) die in die modelsimulaties optreedt (Levermann et al 2004). Daarentegen is het rechtstreekse (lineaire) verband tussen regionale

zeespiegelveranderingen en de Meridional Overturning Circulation tijdens een opwarming van de aarde in de Noord Atlantische Oceaan betwist door Landerer et al. (2007). Hoewel ook zij een extra lokale stijging vaststellen, brengen zij die in verband met een verandering van oceaanstromingen die niet samenhangen met veranderingen in de MOC. Net als bij Katsman et al. (2008) wordt de bijdrage van lokale sterische veranderingen hier beoordeeld vanuit een lineaire fit met de modelgegevens. Het asymmetrische gedrag dat voortvloeit uit deze mogelijke veranderingen in oceaanstromingen wordt meeberekend door

afzonderlijke onzekerheidsbanden te definiëren voor de bovengrens en de ondergrens. Deze analyse resulteert in een bijdrage variërend van -0,05 m tot +0,20 m (centrale schatting is +0,03 m).

2.4.3. Lokale beweging van land

Gemiddeld is er in Nederland een bodemdaling van ongeveer 0,03 ± 0,05 m/eeuw als gevolg van het postglaciale rebound-effect, ongeveer 0,07 m/eeuw tektonische daling en ongeveer 0,01 ± 0,05 m/eeuw daling als gevolg van het compacter worden van dieper afgezette grondlagen (Kooi et al 1998). Daarom wordt een bijdrage van 0,11 ± 0,07 m door verticale beweging van land

meeberekend in de projecties voor 2100. Dit getal bevat niet de (meestal zeer lokale) daling als gevolg van veenoxidatie in polders en bodemdaling als gevolg van drainage en grondwater- en olie- en gaswinning.

2.5. Bovengrensprojectie voor zeespiegelstijging langs de