Hoe zelfs 0,075 graden een wereld van verschil maakt

’s Werelds oceanen hebben vorig jaar een recordhoeveelheid warmte opgenomen. Daardoor ligt de gemiddelde temperatuur van het zeewater nu ongeveer 0,075 graden Celsius boven die van de periode 1981-2010. Dat lijkt verwaarloosbaar, maar om die temperatuur te bereiken, hebben de oceanen 228.000.000.000.000.000.000.000 joule warmte opgenomen. Of de hoeveelheid warmte die we de afgelopen 25 jaar in de oceanen hebben gepompt, is gelijk aan 3,6 miljard Hiroshima-atoombomexplosies. En de gevolgen zijn nu al merkbaar.

Wanneer oceanen opwarmen, smelt ijs sneller en zet water uit. Het water neemt dus meer ruimte in beslag en dat doet zeeniveaus stijgen. En warmere oceanen betekent dat meer water in de atmosfeer verdampt, wat meer luchtvochtigheid creëert, wat stormen kan aanjagen.

Volgens een studie van 14 klimaatwetenschappers aan 11 universiteiten, die vorige week verscheen in Advances in Atmospheric Sciences, leveren de nieuwe cijfers over opwarmende zeeën opnieuw onweerlegbaar bewijs dat de planeet aan het opwarmen is – en snel. Van 1987 tot 2019 warmden oceanen vier en een half keer sneller op dan tussen 1955 en 1986. De studie concludeert ook dat de afgelopen tien jaar de warmste ooit zijn geweest op het gebied van wereldwijde oceaantemperaturen, met de afgelopen vijf jaar telkens nieuwe recordtemperaturen.

‘Het maakt orkanen en tyfoons krachtiger en het maakt regenval intenser’, zegt John Abraham, een hoogleraar gespecialiseerd in thermische wetenschappen aan de Universiteit van St. Thomas in Minnesota en co-auteur van de studie.

 De oceanen absorberen 90 procent van alle warmte die mensen aan de atmosfeer toevoegen, waardoor oceaanopwarming een betere manier is om te meten hoe de planeet opwarmt dan door het meten van de luchttemperatuur. Die luchttemperatuur schommelt; het ene jaar kan heet zijn en het  volgende koeler, maar water is dichter dan lucht en het duurt langer om het te verwarmen en af ​​te koelen. Watertemperatuur biedt dus een stabielere meting van hoeveel de aarde opwarmt.

Om erachter te komen hoe de oceanen opwarmen, vertrouwen wetenschappers op een netwerk van meer dan 3.800 boeien, die samen het zogenaamde Argo-systeem vormen. Die boeien zinken tot een diepte van 2.000 meter en nemen regelmatig temperatuur- en zoutgehaltemetingen. Ze geven onderzoekers een supernauwkeurige meting van de oceaantemperaturen, metingen die duidelijk maken dat de oceanen aan recordsnelheden opwarmen.

Vijf Hiroshima-bommen

Volgens de studie lag de temperatuur van de oceanen in 2019 ongeveer 0,075 graden Celsius boven het gemiddelde van 1981-2010. Om deze temperatuur te bereiken, zouden de oceanen 228.000.000.000.000.000.000.000 joule warmte hebben opgenomen.

‘Het maakt orkanen en tyfoons krachtiger en het maakt regenval intenser’

De Hiroshima-atoombom explodeerde met een energie van ongeveer 63.000.000.000.000 joule. De hoeveelheid warmte die we de afgelopen 25 jaar in de oceanen hebben gestopt komt dus overeen met 3,6 miljard Hiroshima-atoombomexplosies. Of: ongeveer vijf Hiroshima-bommen , elke seconde, dag en nacht, 365 dagen per jaar. Of, als dat nog te abstract is: een andere manier om te beschrijven hoeveel warmte mensen in de oceanen pompen door uitstoot van broeikasgassen is deze: geef elke persoon op de planeet 100 haardrogers en laat ze die op de oceanen richten, 24 uur per dag, het hele jaar door.

De opwarming van de oceanen heeft nu al grote gevolgen. Koraalriffen, waar vissen hun voedsel halen, zijn afgestorven. Daardoor zijn vispopulaties aangetast, wat gevolgen heeft voor de voedselvoorziening voor de mens. Ook blijkt uit het onderzoek dat de zeespiegel zal stijgen door uitzetting van het zeewater: warmer water neemt meer ruimte in.

 De nieuwe analyse laat zien dat de opwarming van de oceaan overeenstemt met wat klimaatmodellen eerder al voorspeld hebben. Als we ervan uitgaan dat we niets doen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, dan voorspellen de modellen dat de temperatuur van de oceaan met nog eens 0,78 graden Celsius gestegen zal zijn tegen het einde van de eeuw. Hierdoor zal ook de zeespiegel met een extra 30 centimeter stijgen, en dat is dus bovenop de zeespiegelstijging veroorzaakt door smeltende gletsjers en ijskappen.

Volgens de onderzoekers kunnen mensen er wel aan werken om hun effect op het klimaat te keren, maar we houden daarbij niet genoeg rekening met het feit dat de oceaan meer tijd nodig heeft om te reageren op die maatregelen. Sinds 1970 ging meer dan 90 procent van de opwarming van de aarde naar de oceaan, terwijl minder dan 4 procent van de warmte de atmosfeer en het land verwarmde waar mensen wonen. Zelfs met die kleine fractie die de atmosfeer en het land beïnvloedt, heeft de opwarming van de aarde bijvoorbeeld al geleid tot een toename van catastrofale branden in de Amazone, Californië en Australië.

 Mariene hittegolf

Wat we niet meteen zien, is dat de wereldwijde opwarming van de oceanen al hittegolven in de zee veroorzaakt. Zo’n mariene hittegolf in de Noordelijke Stille Oceaan, de blob genoemd, werd voor het eerst ontdekt in 2013 en ging door tot 2015. De blob zorgde voor een groot verlies aan zeeleven, van fytoplankton tot zoöplankton tot vissen – inclusief minstens 100 miljoen kabeljauwen. Een mariene hittegolf in de Golf van Mexico in 2017 bracht orkaan Harvey voort, die voor 125 miljard dollar schade veroorzaakte. Een jaar later leidde een hittegolf in de Atlantische Oceaan bij Noord- en Zuid-Carolina tot orkaan Florence, die 53 doden eiste en voor 50 miljard aan schade veroorzaakte.

De opwarming van de oceanen heeft nu al grote gevolgen. Koraalriffen, waar vissen hun voedsel halen, zijn afgestorven. Daardoor zijn vispopulaties aangetast, wat gevolgen heeft voor de voedselvoorziening voor de mens.

 Nog een zorg van die opwarming van het zeewater is het effect op de circulatie van de oceanen. Al van AMOC gehoord? Dat staat voor Atlantic Meridional Overturning Circulation en is de warme Golfstroom die ervoor zorgt dat we hier een erg leefbaar klimaat hebben. Maar er is een probleem: door de opwarming van de aarde en de daarmee samenhangende dooi van de Groenlandse ijskap is de fameuze “transportband van de oceaan” de afgelopen eeuw flink verzwakt. De stroming werd wereldberoemd door de film The Day After Tomorrow waarin die opeens wegvalt en het klimaat radicaal verandert. Dat was cinema, maar de verzwakking van de Golfstroom in de Atlantische Oceaan kan verstrekkende gevolgen hebben voor het klimaat in Europa, maar ook van invloed zijn op de moessonregens in Afrika en Azië.

 Wat is AMOC en hoe werkt dat? Aan de oppervlakte van de Atlantische Oceaan stroomt warm water van de evenaar naar het noorden. Dit water koelt onderweg af. Daarnaast verdampt meer water dan dat zoet water wordt toegevoegd, waardoor het water dat richting het noorden vloeit steeds zouter wordt. Hoe zouter en kouder het water, hoe hoger de dichtheid ervan.

Om die reden zinkt dat water in het hoge noorden naar de diepte, waarna het terug naar het zuiden vloeit. Doordat dit systeem wordt aangedreven door temperaturen en zout, heet het thermohaliene circulatie (thermo refereert aan temperatuur en halien aan zout). Het valt te vergelijken met een lopende band, maar eentje van zeewater die warmte naar het noorden transporteert en ons klimaat verwarmt. Die lopende band noemen we dus de Atlantic Meridional Overturning Circulation, afgekort AMOC.

De transportband van de oceaan is in de afgelopen eeuw flink verzwakt.

 Opdat die lopende band aan de gang blijft, is het belangrijk dat de dichtheid van water in het noorden hoog genoeg is om naar de bodem te zakken. Maar als de oceaan minder afkoelt, neemt de dichtheid van het water af. Als daarnaast de ijskappen rond de Noordpool afsmelten en de hoeveelheid regen door klimaatverandering toeneemt, wordt de noordelijke oceaan zoeter. Zoet water heeft een lagere dichtheid dan zout water, waardoor het water nog langzamer zinkt. Door dit alles vertraagt de lopende band en vermindert het warmtetransport naar het noorden.

 Foraminiferen

Een onderzoek, gepubliceerd in het blad Geophysical Research Letters, onderschrijft wat al duidelijk aan het worden was: de transportband van de oceaan is in de afgelopen eeuw flink verzwakt. Een verdere verzwakking kan zware gevolgen hebben. Voor iedereen.

Het onderzoek is baanbrekend omdat de wetenschappers die eraan meewerkten een manier hebben gevonden om uit te zoeken hoe de Golfstroom er in het verleden uitzag. Dat is tot nu altijd een beetje een probleem geweest: we weten dat de AMOC een cruciale rol in het reguleren van het wereldwijde klimaat speelt, maar wetenschappers vinden het lastig om betrouwbare indicatoren te vinden die iets zeggen over de intensiteit van de AMOC in het verleden. Hierdoor is het ook moeilijk vast te stellen of wat er momenteel gebeurt al dan niet uniek is en zelfs gekoppeld kan worden aan de door de mens veroorzaakte opwarming.

De onderzoekers denken nu echter meer te kunnen zeggen over de intensiteit die de AMOC in het verleden had. Ze focussen op foraminiferen, eencelligen met een uitwendig kalkskelet. De isotopenverhouding in dat kalkskelet kan gebruikt worden om een inschatting te maken van de temperatuur die het water in de tijd dat deze foraminiferen leefden, had.

Microscopische foto van foraminiferen

De onderzoekers verzamelden gefossiliseerde foraminiferen die voor de kust van Canada waren opgeboord, op een plek waar twee belangrijke stromingen, die onderdeel zijn van de AMOC, samenkomen en de kracht van die stromingen van invloed is op de temperatuur in dat kanaal. Door de foraminiferen te bestuderen, kunnen de onderzoekers achterhalen welke temperatuur het water in dat kanaal in het verleden had en dus hoe krachtig de stromingen in deze wateren in die tijd waren.

Kleine IJstijd

Het onderzoek wijst erop dat de AMOC tijdens de twintigste eeuw enorm is verzwakt. En op dit moment zou de stroming zelfs zwakker zijn dan ze in de afgelopen 1.500 jaar ooit is geweest. Wat ook interessant is, is dat de onderzoekers aanwijzingen hebben gevonden dat de AMOC ook in de periode tussen 1600 en 1850 iets verzwakte. Dat was tijdens de fameuze Kleine IJstijd, toen de temperaturen in West-Europa opvallend laag lagen.

Die Kleine IJstijd is eerder al in verband gebracht met een zwakkere stroming in het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan (waardoor er minder warmte naar Europa werd vervoerd). Het nieuwe onderzoek lijkt die hypothese te onderschrijven.

Als we niks doen om de opwarming een halt toe te roepen, zullen 600 miljoen mensen die nu in kuststeden wonen een andere woonplaats moeten zoeken door het stijgende water.

Twee jaar gelden kwamen wetenschappers van het Woods Hole Oceanographic Institution al met een zelfde onderzoeksresultaat: de AMOC is op dit moment zwakker dan ze op elk willekeurig moment in de afgelopen 1.600 jaar was, en dat vooral de jongste 150 jaar de oceaanstromingen behoorlijk aan kracht hebben ingeboet. Ze gebruikten een andere techniek, namelijk door sedimenten te bestuderen. Hoe groter de afgezette zandkorrels in die sedimentlagen, hoe sterker de stromingen zijn. En door meerdere van die sedimentlagen te bestuderen, kan dus gezien worden hoe krachtig de stromingen door de tijd heen zijn geweest.

Beide studies geven niet alleen meer inzicht in de geschiedenis van de AMOC, maar hebben ook implicaties voor de toekomst. En, zo zou je denken, dan gaat het bij ons afkoelen. Vergeet echter het scenario van The Day After Tomorrow. Dat geldt alleen als de stroming vertraagt zonder dat de aarde verder opwarmt. De AMOC moet echt behoorlijk snel ineenstorten wil het afkoelingseffect sterker zijn dan de opwarming van de aarde. Waarschijnlijk heeft een vertraging van de Noord-Atlantische stroom bij ons dus vooral een dempend effect op de opwarming.

Dat zien we eigenlijk nu al. Als je de opwarming van de afgelopen 150 jaar van verschillende locaties afzet tegen het gemiddelde op aarde, zie je dat wij er beter van afkomen dan andere gebieden.

De gevolgen zijn waarschijnlijk dus niet meteen desastreus voor Europa. Alleen in het meest extreme geval koelt het voor een periode van tientallen jaren af, wordt het droger en nemen de stormen toe. Daarna stijgt de temperatuur weer. Het Arctische zeeijs verdwijnt hierdoor minder snel. Het probleem is dat we slachtoffer dreigen te worden van de gevolgen buiten Europa. De warmte die niet meer naar ons komt, blijft hangen in het zuiden. Daar vindt een versterking van de opwarming plaats. Afhankelijk van allerlei details kan dat betekenen dat de Antarctische ijskap sneller afsmelt, waardoor de zeespiegel sneller stijgt.

En een sneller stijgende zeespiegel brengt bijvoorbeeld een stroom klimaatvluchtelingen op gang. Als we niks doen om de opwarming een halt toe te roepen, zullen 600 miljoen mensen die nu in kuststeden wonen een andere woonplaats moeten zoeken door het stijgende water – een miljard als de huidige bevolkingsaangroei blijft duren.