Oceanen en de cryosfeer

De laatste inzichten uit het IPCC-rapport over oceanen en de cryosfeer

Een zee van kennis

De aarde wordt voor een groot deel bedekt door water, ijs en sneeuw. Oceanen, gletsjers, ijskappen en bevroren ondergrond. De effecten van klimaatverandering op dit water in al zijn vormen zijn inmiddels wereldwijd duidelijk zichtbaar. Het smelten van gletsjers en ijskappen, het ontdooien van permafrostgebieden, de afname van de hoeveelheid zee-ijs en de steeds snellere stijging van de zeespiegel. Mens en natuur staan in
toenemende mate onder druk door deze effecten. Deze bevindingen doet het IPCC in het speciale rapport over oceanen, sneeuw en ijs (de cryosfeer) in een veranderend klimaat. In deze special zet het KNMI de wetenschappelijke bevindingen op een rij. De focus ligt hierbij op zeespiegelstijging, nu en in de toekomst. Deltares heeft de mogelijke gevolgen voor Nederland op een rij gezet.

Oceanen

Het aardoppervlak bestaat voor 71 procent uit zeewater. Deze grote hoeveelheid water, de ‘mondiale oceaan’, bestaat uit de Arctische, Pacifische (Stille), Atlantische, Indische en Zuidelijke Oceaan, maar ook uit zeeën zoals de Noordzee en de Middellandse Zee. De mondiale oceaan bevat ongeveer 97 procent van al het water op aarde. De gemiddelde diepte is ongeveer 3700 meter, de maximale diepte meer dan 10 kilometer.

Onder het oppervlak van de oceaan gebeuren fascinerende dingen. Stromingen in de oceaan verspreiden warm water van de tropen naar de polen
en koud water van de polen naar de tropen. De oceaan neemt niet alleen water en warmte op, ook CO2 wordt voor een belangrijk deel door de oceanen opgenomen en over de aarde verspreid. Door klimaatverandering stijgt de zeespiegel, warmt de oceaan op, komen hittegolven in de zee vaker voor, verzuurt de oceaan en bevat zij minder zuurstof.

Sneeuw en ijs

De cryosfeer bevat alle bevroren delen van de aarde, op of onder het land- en oceaanoppervlak. Het gaat om sneeuw, gletsjers, ijskappen, ijsplaten, ijsbergen, ijs in zeeën, meren en rivieren en bevroren grond. De cryosfeer is zichtbaar in de poolgebieden en in hoge gebergtes. Veranderingen in dit bevroren deel van de aarde kunnen verstrekkende en wereldwijde gevolgen hebben.

Een groot deel van ons zoetwater zit gevangen in sneeuw en ijs. Al deze bevroren delen van de aarde wordt cryosfeer genoemd. De cryosfeer is belangrijk door de bijdrage aan zeespiegelstijging en door smeltwater afvoer via rivieren. Gletsjers trekken zich terug, in het Noordpoolgebied
neemt zee-ijs af, permafrost ontdooit, ijskappen op Groenland en Antarctica verliezen massa en sneeuwval op gematigde breedte op het
Noordelijk Halfrond wordt aanzienlijk minder stof.

Opwarming zonder oceanen nog vele malen groter

De oceanen hebben een belangrijke vertragende werking op de opwarming van de aarde. Dit komt door de enorme hoeveelheden warmte en koolstof die in de oceanen opgeslagen kunnen worden. Zeewater kan veel meer warmte en koolstof opslaan dan lucht. De oceaan heeft ongeveer
30 procent van de door de mens uitgestoten CO2 geabsorbeerd en 93 procent van de extra warmte als gevolg van klimaatverandering. Zolang de aarde blijft opwarmen, zal de oceaan deze bufferende werking blijven behouden en CO2 en warmte blijven opnemen. Hierdoor zijn de oceanen een van de belangrijkste klimaatregelaars.

Oceaanstromingen verdelen de opgenomen warmte en koolstof over grote afstanden en diepten. Zo wordt veel warmte vanuit de tropen via oceaanstromingen naar de poolgebieden getransporteerd. Door afkoeling krijgt het oppervlaktewater op sommige plaatsen een grotere dichtheid
en zinkt het naar beneden. Met deze daling neemt het koolstof mee de diepte in. Andersom, van onder naar boven, kan ook stroming ontstaan als door de wind koud water uit diepere lagen opwelt. Hierdoor vindt warmte-, zuurstof- en koolstofuitwisseling tussen de diepe oceaan en de
atmosfeer plaats, wat goed is voor planten en dieren. De gebieden waar dit koude water opwelt zijn vaak de belangrijkste gebieden voor visserij, zoals de Canarische stroom en de Californische stroom.

Sneeuw en ijs reflecteren zonne-energie

Ook sneeuw en ijs spelen een belangrijke rol in het klimaatsysteem. Het witte oppervlak reflecteert zonne-energie. Als het ijs- en sneeuwoppervlak kleiner wordt, wordt er minder gereflecteerd en neemt de aarde meer zonne-energie op. Vooral in de poolgebieden, waar het ijsoppervlak aan het afnemen is, draagt dat bij aan een versterkte opwarming

Traag en abrupt

Het duurt honderden tot duizenden jaren voordat de oceaan en ijskappen zich volledig hebben aangepast aan veranderingen in het klimaat. De diepe oceaan en de grote ijskappen lopen daarom achter op het snel veranderende klimaat. Zelfs als we in staat zijn om de uitstoot van broeikasgassen snel te beperken of terug te dringen, zullen de veranderingen in de oceanen en cryosfeer nog honderden tot duizenden jaren doorgaan.

Hoewel oceanen en de cryosfeer traag reageren op klimaatverandering, zijn er ook een aantal ’kantelpunten’ te onderscheiden. Vanaf dat moment treedt er een onomkeerbare verandering op. Voorbeelden van kantelpunten die voor snelle en abrupte veranderingen in het klimaat kunnen zorgen zijn de afname van de grootschalige circulatie in de Atlantische Oceaan of onomkeerbare massaveranderingen van de West-Antarctische IJskap.
Deze kantelpunten maken de risico’s van klimaatverandering veel groter

Waargenomen en verwachte veranderingen in het klimaat

Inmiddels is de opwarming van de aarde, de oceaan en de poolgebieden niet alleen een verwachting, veranderingen worden daadwerkelijk waargenomen. Een aantal voorbeelden van die veranderingen zijn:

- In 2016 passeerde de wereldgemiddelde atmosferische CO2-concentratie 400 ppm (= aantal deeltjes per miljoen).

Een niveau dat de atmosfeer gedurende de afgelopen 800.000 jaar en mogelijk zelfs veel langer niet heeft gekend. In september 2019 was de concentratie 409 ppm;

- Door de toename van broeikasgassen is de aarde met ongeveer 1 graad sinds 1850-1900 opgewarmd, vooral vanaf 1970.

De gemiddelde temperatuur van de bovenste laag van de oceaan is sinds 1970 met 0,11 graden per tien jaar gestegen. Hierdoor komen hittegolven in zee en andere extreme gebeurtenissen vaker voor. In de 21e eeuw zal de opwarming van de oceaan naar verwachting doorgaan, maar wel veel minder hard als we de uitstoot van broeikasgassen weten te verminderen of stoppen.

- Door de opwarming stijgt de zeespiegel sinds 1850 met grotere snelheid dan de twee eeuwen daarvoor.

De stijging wordt veroorzaakt door water afkomstig van gletsjers en ijskappen, maar ook door de uitzetting van de oceanen als gevolg van de opwarming (thermische expansie, warm water neemt meer volume in dan koud water). De stijging van het zeeniveau zal nog eeuwen tot millennia doorgaan (zie 'Zeespiegelstijging nu en in de toekomst'), zelfs als we de uitstoot van broeikasgassen weten te beperken, maar stijgt veel minder
bij sterke emissiereducties.

- Oceanen worden zuurder en verliezen zuurstof.

Tot 2011 heeft de oceaan ongeveer 30 procent van de hoeveelheid CO2 opgenomen die sinds de industriële revolutie in de atmosfeer terecht is gekomen. Hierdoor is de zuurgraad van de oceanen met 26 procent toegenomen. Dit heeft zowel positieve maar vooral negatieve effecten op ecosystemen, met name daar waar organismen kalkskeletjes maken (die oplossen in zuur), zoals bij koralen. Tegelijkertijd daalt het
zuurstofgehalte van de oceaan, op sommige plaatsen zelfs dramatisch. Verwacht wordt dat oceaanverzuring en de vermindering van de
hoeveelheid zuurstof de komende eeuw zullen doorgaan en dat dit vis en zoogdierpopulaties kan schaden.

- Door de opwarming verliezen de ijskappen op Groenland en Antarctica in hoog tempo massa, neemt het zee-ijsoppervlak af
en worden vrijwel alle gletsjers op aarde kleiner.

Vooral de afname van het zee-ijsoppervlak aan het eind van de zomer in het Noordpoolgebied verloopt bijzonder snel. Ook de dikte van zee-ijs neemt op het noordelijk halfrond sterk af, en relatief oud ijs dat meerdere zomers heeft overleefd verdwijnt snel; het meeste zee-ijs in het Noordpoolgebied bestaat inmiddels uit eerste-jaar ijs dat in de herfst en winter aangroeit maar tijdens de lente en zomer weer wegsmelt.

Veranderingen in de oceanen en cryosfeer de effecten daar van

IJsplaten

IJsplaten zijn uitlopers van ijskappen en gletsjers die op de omringende oceaan drijven. Veranderingen in de grootte en dikte van de ijsplaten dragen niet direct bij aan de stijging van de zeespiegel (ijs dat op water drijft en smelt zorgt niet voor stijging van de zeespiegel). Maar als de ijsplaten verdwijnen zal het landijs minder tegendruk ervaren en onder invloed van de zwaartekracht sneller naar zee stromen. Dat draagt wel bij aan zeespiegelstijging.

Zee-ijs

Zee-ijs ontstaat door bevriezing van zeewater. Zee-ijs drijft op de oceaan en wordt dikker als er sneeuw op valt. Zee-ijs kan uit afzonderlijke platen bestaan die door wind en zeestromingen heen en weer kunnen bewegen, maar het kan ook een aaneengesloten pakket zijn dat aan de kust of aan ijsplaten vastzit.

Zee-ijs heeft veel belangrijke functies: het is het leefgebied voor polaire soorten); het voorziet in het levensonderhoud van mensen in het Noordpoolgebied (inclusief inheemse volken); het reguleert het klimaat door zonnestraling te reflecteren; het heeft een bufferende werking op de uitwisseling van warmte en CO2 tussen oceaan en atmosfeer; het ondersteunt de wereldwijde diepe oceaancirculatie doordat water waar zee-ijs ontstaat een hoge dichtheid heeft (koud en zout) en naar beneden zakt.

Gletsjers

Gletsjers bestaan uit ijs dat op land ligt (landijs), gevormd doordat er steeds een laag sneeuw op valt. Momenteel is ongeveer 10 procent van het landoppervlak van de aarde bedekt met gletsjers of ijskappen, die gezamenlijk ongeveer 70 procent van het zoetwater op aarde bevatten. IJskappen en gletsjers stromen naar beneden onder invloed van de zwaartekracht en in de lage delen smelt het ijs omdat de temperatuur daar hoger is, waarna het smeltwater in meren, rivieren of in de oceaan terechtkomt. Smeltende gletsjers dragen bij aan de wereldwijde stijging van de zeespiegel.

Sneeuw

Sneeuw komt vooral in pool- en berggebieden voor.

Sneeuw wordt omgezet in ijs op gletsjers en ijskappen en kan afhankelijk van het seizoen, ook weer smelten. Dit smeltwater voedt grondwater
en rivieren, kan gevaarlijke situaties veroorzaken zoals lawines of overstromingen door plotselinge dooi, maar is ook een belangrijke economische factor voor waterkracht, voedselvoorziening en toerisme. Sneeuw speelt verder een belangrijke rol bij het in stand houden van Alpiene - en
Arctische ecosystemen en beïnvloedt de temperatuur van het aardoppervlak doordat het de meeste zonnestraling terugkaatst, terwijl een donkere ondergrond juist meer zonnestraling absorbeert.

Permafrost

Permafrost is bodem die gedurende ten minste twee opeenvolgende jaren maximaal 0°C is. Een permafrost bodem bestaat uit aarde en ijs,
maar ook uit bevroren organisch materiaal. Permafrost komt voor op het land in de pool- en hooggebergtegebieden en in de ondiepere delen van
de Noordelijke en Zuidelijke Oceanen. De dikte van de permafrost varieert van minder dan een meter tot meer dan duizend meter. De bovenste laag heet de actieve laag, die jaarlijks ontdooit en bevriest. In tegenstelling tot gletsjers en sneeuw kan de ruimtelijke verdeling van permafrost en de verandering daarin niet gemakkelijk worden waargenomen. Het ontdooien van permafrost kan gevaren opleveren zoals bodemdaling en aardverschuivingen. Het kan ook de opwarming van de aarde versterken doordat bij de dooi van het organisch materiaal de broeikasgassen
methaan en CO2 vrijkomen.

IJskappen

IJskappen bestaan uit ijs dat op land ligt (landijs), gevormd doordat er steeds een laag sneeuw op valt. Momenteel is ongeveer 10 procent van
het landoppervlak van de aarde bedekt met gletsjers of ijskappen, die gezamenlijk ongeveer 70 procent van het zoetwater op aarde bevatten.
De grootste ijskappen op aarde zijn de Groenlandse en Antarctische ijskappen. Doorsnedes laten zien dat de ijskappen deels onder zeeniveau op
de bodem rusten en alleen aan de randen in contact komen met relatief warm oceaanwater. Het ijsverlies kan door de opwarming van de oceanen versnellen en mogelijk tot onomkeerbaar ijsverlies leiden. Hoe warmer het oceaanwater, hoe sneller ijskappen zullen smelten, en hoe kleiner de
kans dat ze weer zullen aangroeien. Smeltende ijskappen en gletsjers dragen bij aan de wereldwijde stijging van de zeespiegel.

Overal ter wereld stijgt de zeespiegel. Maar de zeespiegel staat niet overal even hoog en stijgt niet overal even snel. Er zijn veel processen die bijdragen aan wereldwijde en lokale veranderingen in zeespiegel. Oceaanwater zet uit als het opwarmt, maar de opwarming is niet overal even
groot en de warmte wordt ook herverdeeld door winden en stromingen.

Grote ijskappen trekken water aan, waardoor de zeespiegel lokaal hoger is.De ijskappen op Groenland en Antarctica bevatten het merendeel van
al het zoete water op aarde. Groenland bevat genoeg ijs om de zeespiegel wereldwijd met 7 meter te laten stijgen, Antarctica heeft zelfs genoeg voor 58 meter zeespiegelstijging. Deze twee ijskappen hebben dus in potentie een enorme invloed op de zeespiegel

Gletsjers over de hele wereld bevatten veel minder water, in totaal genoeg om de zeespiegel een halve meter te laten stijgen. Juist omdat ze
relatief klein zijn, zijn ze gevoeliger voor de opwarming van de aarde en reageren ze sneller op de opwarming dan de grote ijskappen (vergelijk een klein ijsblokje dat veel sneller afsmelt dan een bak ijs van een liter). Ook liggen de gletsjers in relatief warme gebieden.

Kleinere bijdragen aan de zeespiegelverandering komen door veranderingen in de opslag van water op land, bijvoorbeeld door de aanleg van rivierdammen (wat voor zeespiegeldaling zorgt) of door onttrekking van grondwater.

Verandering in de Antarctische ijsmassa heeft een relatief groot effect langs de Nederlandse kust. Grote ijskappen zijn kilometers dik en hebben
een zeer grote massa. Omdat alle massa op aarde elkaar aantrekt, trekken de ijskappen het oceaanwater naar zich toe, waardoor de zeespiegel rond ijskappen hoger staat. Wanneer de ijskappen smelten, wordt deze aantrekkingskracht zwakker en daalt de zeespiegel vlakbij de ijskap, maar stijgt de zeespiegel duizenden kilometers verderop extra snel.

De Noordzee ligt ver van Antarctica vandaan, dus in het gebied waar de zeespiegel door afsmelt van Antarctica extra snel stijgt, met 100 tot 120 procent van het wereldgemiddelde. Groenland ligt relatief dichtbij, op een afstand van 3200 kilometer. Op deze afstand is de bijdrage nog relatief gering, tussen de 20 tot 30 procent van het wereldgemiddelde.

De belangrijkste factoren in de zeespiegelstijging, de potentiële totale bijdragen van die factoren
en de tijdschalen waarop deze reageren

Gletjers

Gletsjers zijn goede indicatoren van klimaatverandering omdat ze relatief snel reageren - binnen tientallen jaren - op veranderingen
in het klimaat. In de afgelopen eeuw heeft de terugtrekking van gletsjers meer water aan de oceaan toegevoegd dan de ijskappen van Groenland en Antarctica samen. De totale massa van
gletsjers is echter relatief klein. Als alle gletsjers afsmelten levert dat maximaal 0,3 m zeespiegelstijging op.

Zwaartekracht

Verschillen in zwaartekracht zorgen ervoor dat het water niet evenredig over de oceaan verdeeld wordt. De grote ijsmassa’s
op Groenland en Antarctica trekken de zeespiegel lokaal omhoog. Als deze ijsmassa’s aan massa verliezen neemt de aantrekkende werking af, wat regionaal - tot een afstand van 2500 kilometer vanaf de ijskap - een daling van de zeespiegel tot gevolg heeft. Verder van de ijskap zal de zeespiegel juist extra stijgen.
In de Noordzee is de zeespiegelstijging door massaverlies van Antarctica (hier ver vandaan) ongeveer 100 tot 120 procent
van het wereldgemiddelde. En 20 tot 30 procent van de wereldgemiddelde stijging door massaverlies van Groenland

Groenland

De Groenlandse ijskap is minder gevoelig voor de opwarming van de oceaan vergeleken met de Antarctische ijskap. Dit komt omdat de Groenlandse ijskap slechts in een paar gebieden in direct contact staat met de oceaan (de Groenlandse ijskap heeft de onderliggende bodem minder omlaag geduwd, mede omdat ze kleiner is). In tegenstelling tot Antarctica bevindt Groenland zich niet op de pool, maar zuidelijker, waar de temperaturen hoger
zijn. De ijskap is daardoor vooral gevoelig voor smelten van het oppervlak als gevolg van hogere atmosferische temperaturen.
De Groenlandse ijskap verliest momenteel veel massa, ongeveer twee keer zoveel als de Antarctische ijskap.

Antartica

De massa van de Antarctische ijskap neemt toe door sneeuwval, en af door het smelten van de bovenkant van de ijskap (meestal aan de randen), het smelten of uiteenvallen van drijvende ijsplaten waardoor de ijsstroom naar de randen toeneemt en door het afkalven van ijsbergen.
Een aanzienlijk deel van de Antarctische ijskap rust op bodem die onder de zeespiegel ligt. Hierdoor staat de ijskap in verbinding met de oceaan
en is het risico groter dat, door de opwarming van de oceaan, de ijskap instabiel wordt en in hoog tempo massa kan verliezen.

Terugveren van land

Glaciaal isostatische opheffing is het ‘terugveren’ van het land na de ijstijden. Door het verdwijnen van ijskappen op land wordt veel minder druk
op de aardbodem uitgeoefend en ‘veert’ de bodem terug omhoog. Dit proces zien we in regio's die gedurende de laatste ijstijd bedekt waren met dikke lagen ijs, zoals Scandinavië en grote delen van Canada. De bodem komt in deze gebieden sneller omhoog dan dat de zeespiegel stijgt.
Door een compensatie-effect beweegt de bodem op andere locaties, zoals in Nederland, juist omlaag waardoor het verschil tussen zee- en landniveau nog groter wordt.

Thermische expansie

Warm water heeft een groter volume dan kouder water. Opwarming van de oceanen leidt daardoor direct tot een hogere zeespiegel.
Dit proces wordt thermische expansie genoemd. Thermische expansie is sterk afhankelijk van de temperatuur. In een warm gebied is het effect
van een temperatuurtoename op de zeespiegelstijging veel groter dan in een koudere regio. Dit effect draagt bij aan regionale verschillen in zeespiegelstijging.

Bodemdaling

Bodemdaling kan een natuurlijk verschijnsel zijn, maar wordt vaak door de mens versterkt. Bijvoorbeeld door het onttrekking van delfstoffen.
Of door het onttrekken van grondwater waardoor klei- en veenlagen oxideren en inklinken.

IJsplaten

IJsplaten, de drijvende delen van de ijskappen, dragen niet direct bij aan de zeespiegel omdat ze al drijven. Net zoals dat een smeltend ijsblokje in
een glas water het glas niet over laat lopen. Indirect spelen ze wél een belangrijke rol door weerstand te bieden (tegendruk) aan de ijsstroom van
het landijs. IJsplaten groeien aan door de instroom van ijs vanaf de ijskap, door lokale sneeuwval en bevriezing van oceaanwater aan de onderkant. Ze verliezen massa door het afkalven van ijsbergen en door van onderaf te smelten, vooral wanneer het ijs in contact komt met relatief warm
water. Als de atmosfeer verder opwarmt kan ook het oppervlak van de ijsplaten gaan smelten, waardoor de ijsplaten niet alleen massa verliezen, maar ook makkelijker kunnen instorten wanneer spleten zich met water vullen.

Wateropslag op het land

Ook het onttrekken van grondwater en de opslag van zoet water door rivierdammen kunnen van invloed zijn op de zeespiegel. In het begin van
de 20e eeuw zagen we door toename van wateropslag op land een daling van de zeespiegel: een deel van wat voorheen naar de oceaan toe stroomde werd op land opgeslagen. In de afgelopen decennia is dit omgeslagen. We slaan nu steeds minder water op, maar gebruiken steeds meer grondwater in huishoudens, landbouw en industrie, dat na gebruik in de oceaan terecht komt en bijdraagt aan zeespiegelstijging.

Extreme waterstanden

snelle en kortdurende variaties in zeeniveau door getij, golven en stormen Op korte tijdschalen varieert het lokale zeeniveau enorm.
Deze variaties worden veroorzaakt door getij, golven en stormvloeden, en komen dus bovenop de geleidelijke veranderingen in de zeespiegel.
De komende decennia zijn het vooral de extreme kortdurende waterstanden die de risico’s van zeespiegelstijging bepalen.

Door regionale verschillen en variaties van jaar tot jaar is het lastig om één getal voor de mondiale zeespiegelstijging te geven. De meest recente zeespiegelreconstructies laten zien dat in de twintigste eeuw (van 1902 tot 2010) de zeespiegel wereldgemiddeld tussen de 12 en 21 centimeter
is gestegen. Dat is een significante stijging, want de laatste 2400 jaar zijn de natuurlijke variaties in de zeespiegel niet meer dan 9 centimeter per eeuw geweest. De laatste jaren stijgt de zeespiegel twee keer zo snel als in de twintigste eeuw momenteel met tussen de 4 à 5 millimeter per jaar en deze snelheid neemt steeds verder toe.

Drie recente zeespiegelreconstructies. In het SROCC-rapport wordt vanwege de grote onzekerheid in zeespiegelmetingen een nog bredere bandbreedte aangehouden dan hier weergegeven. SROCC stelt dat de zeespiegel wereldgemiddeld van 1902 tot 2010 tussen de
12 en 21 centimeter is gestegen.

De gemeten versnelling in zeespiegelstijging is vooral te verklaren door een toename van het massaverlies van Groenland en Antarctica. De bijdrage van landijs, gletsjers en ijskappen samen is sinds 2006 zelfs groter dan de bijdrage door de uitzetting van het oceaanwater.

Toekomst

De zeespiegel zal als gevolg van klimaatverandering de komende honderden jaren onvermijdelijk blijven stijgen, maar de snelheid waarmee hangt af van de hoeveelheid broeikasgassen die de maatschappij blijft uitstoten. De nieuwste zeespiegelscenario’s vallen iets hoger uit dan de schattingen uit het vorige rapport van het IPCC uit 2013. Vooral de bovengrens voor een scenario waarin de broeikasgasemissie blijft stijgen, is naar boven bijgesteld: deze staat nu op 1,1 meter zeespiegelstijging in 2100 ten opzichte van de referentieperiode 1986-2005. Deze bovengrens stond in het vorige IPCC-rapport op 0,98 meter. Deze verhoging komt doordat er steeds meer aanwijzingen zijn dat de Antarctische IJskap sneller kan afsmelten dan voorheen werd gedacht. Er zijn aanwijzingen dat er nu al processen optreden waardoor delen van de ijskap instabiel kunnen worden met een versneld massaverlies tot gevolg.

Verschillende scenario’s

Het laagste zeespiegelscenario van SROCC, waarbij de uitstoot van broeikasgassen sterk wordt verminderd (RCP 2.6), leidt tot een wereldgemiddelde temperatuurstijging van ongeveer één graad en tot een wereldgemiddelde zeespiegelstijging van ongeveer 0,4 meter (0,3-0,6 meter) in 2100. Het hoogste scenario, waarbij de uitstoot van broeikasgassen onverminderd doorgaat (RCP 8.5), leidt tot een opwarming van ongeveer vier graden en tot een wereldwijd gemiddelde zeespiegelstijging van 0,8 meter (0,6-1,1 meter) in 2100 ten opzichte van de referentieperiode 1986-2005.

Het IPCC geeft een bandbreedte voor waarschijnlijke veranderingen. Dat betekent dat als het hoogste emissiescenario (RCP 8.5) wordt gevolgd er 66 procent kans is dat de zeespiegel in 2100 tussen de 0,6 en 1,1 meter is gestegen. Maar er is ook 17 procent kans dat de zeespiegel minder zal stijgen dan 0,6 meter en17 procent kans dat de zeespiegel meer zal stijgen dan 1,1 meter. Dezelfde kansverdeling gaat op voor als het laagste emissiescenario (RCP 2.6) wordt gevolgd: er is dan 66 procent kans dat de zeespiegel in 2100 tussen de 0,3 en 0,6 meter is gestegen.

Regionale zeespiegelveranderingen

Onderstaande kaart geeft de regionale zeespiegelstijging voor het eind van de 21ste eeuw voor het hoogste emissiescenario (RCP 8.5).
Vier punten zijn uitgelicht.

Groenland

Verwacht wordt dat de zeespiegel rondom Groenland zal dalen. Naarmate de Groenlandse ijskap verder afsmelt neemt de aantrekkingskracht ervan op de nabije oceanen af.

Golfstroom

Naarmate de oceanen opwarmen en de Arctische gletsjers en de Groenlandse IJskap afsmelten, zal naar verwachting de grootschalige oceaancirculatie afzwakken, en dit zorgt voor een extra regionale stijging van de zeespiegel langs de Amerikaanse en Canadese oostkusten.

Nederland

In Nederland zal de toekomstige zeespiegelstijging waarschijnlijk net iets boven het wereldgemiddelde liggen. De bijdrage van de afsmelt van Groenland is hier minder groot, omdat we ons relatief dichtbij de smeltende ijskap bevinden. Een grote ijsmassa zoals Groenland trekt de zeespiegel lokaal omhoog. Als deze ijsmassa aan massa verliest neemt
de aantrekkende werking af, wat lokaal - tot een afstand van 2500 kilometer vanaf de ijskap - een daling van de zeespiegel tot gevolg heeft.

Verder van de ijskap zal de zeespiegel juist extra stijgen. Nederland bevindt zich op een afstand van 3200 kilometer van Groenland, daar waar de bijdrage nog relatief gering is, ongeveer 20 tot 30 procent van het wereldgemiddelde. Aan de andere kant zal de bijdrage door een toename in neerslag en een meer dan gemiddelde stijging van de temperatuur iets hoger zijn. Ook zal de Antarctische bijdrage hier groter zijn, tussen de
100 en 120 procent van het wereldgemiddelde.

Zuidelijke oceaan

In de Zuidelijke Oceaan tussen Zuid-Amerika, Zuid-Afrika en Australië verwachten we een sterkere toename van zeespiegelstijging. Reden hiervoor
is de zuidwaartse verplaatsing van de sterke westenwinden, waardoor ook de warme subtropische oceaanstromingen zullen opschuiven.
Deze stijging wordt versterkt door het feit dat die gebieden op grote afstand gelegen zijn van de Noordelijke locaties (Groenland en de gletsjers van Alaska, Noord-Canada en Siberië) waar de ijsmassaveranderingen optreden. Deze stijging wordt maar ten dele tegengewerkt door het massaverlies van Antarctica, omdat de Zuidelijke Oceaan toch vrij ver verwijderd is van het punt waar Antarctica het hardst afsmelt, waardoor het verlies in aantrekkende werking in deze regio beperkt is.

Langetermijn tot 2300

Het zeeniveau zal aan het einde van deze eeuw hoger zijn dan nu, en zal in alle scenario’s verder blijven stijgen, zelfs als de wereldwijde afspraken
die in 2015 in Parijs zijn gemaakt, worden nageleefd en de mondiale temperatuurstijging tot maximaal twee graden wordt beperkt. De redenen hiervoor zijn de trage reactie van thermische uitzetting van de (diepe) oceanen en massaverlies door ijskappen. Deze processen werken op heel lange tijdsschalen, waardoor een eenmaal ingezette verandering niet zomaar kan worden gestopt. Ook na 2100 zal de zeespiegel blijven stijgen,
ook als de temperatuur niet verder stijgt of zelfs afneemt. Voor 2300 liggen de schattingen voor zeespiegelstijging voor het hoogste
emissiescenario tussen de 2,3 en 5,4 meter in 2300, voor het laagste scenario is dit 0,6 tot 1,1 meter ten opzichte van de periode 1986-2005.
De onzekerheid in de schattingen voor 2300 is groter dan voor de schattingen voor 2100.

Toename in kans op extreem hoge waterstanden

Extreme waterstanden treden op bij stormvloeden en kunnen bij springtij nog eens versterkt worden. Slechts een kleine stijging van hetgemiddelde zeeniveau kan het aantal en de sterkte van overstromingen al aanzienlijk vergroten.

Of en hoe de kans op extreme waterstanden toeneemt hangt af van de grootte van de natuurlijke variatie op een locatie. De dagelijkse en jaarlijkse schommelingen in waterstanden zijn bijvoorbeeld klein rond de tropen en in het Middellandse Zeegebied. In deze regio’s is daarom door een kleine verandering in het gemiddelde niveau al een grote toename in de kans op extreme waterstanden te verwachten.

Extreme waterstanden, die in het huidige klimaat slechts een maal per honderd jaar plaatsvinden, kunnen in deze regio’s rond 2050 eens per jaar gaan voorkomen. In regio’s waar de natuurlijke variaties groot zijn, zoals langs de Nederlandse kust, neemt de kans op extreme waterstanden minder hard toe

Hoe meet je zeespiegelstijging?

Het zeeniveau wordt gemeten met peilstokken en sinds 1992 ook met satellieten.

Peilstokken

Het aantal getijdemeters is in de loop van de tijd toegenomen van slechts enkele meetstations in Noord-Europa in de 18e eeuw, tot vandaag de
dag meer dan tweeduizend stations langs kustlijnen over de hele wereld. We kunnen niet zomaar alle peilstokdata middelen omdat ze niet gelijk
over de aarde verdeeld zijn en de kusten lang niet altijd representatief zijn voor wat er verder weg op de oceaan gebeurt. Ook zijn de meetreeksen wisselend van lengte en als we verder teruggaan in de tijd zijn er minder meetgegevens beschikbaar. Sommige getijdestations zijn voor een
bepaalde periode gestopt, bijvoorbeeld gedurende de twee wereldoorlogen. Daarom is voor de periode voor 1992, voor het satelliettijdperk, de onzekerheid veel groter dan daarna. Om een goed beeld te krijgen van de wereldgemiddelde stijging zijn de metingen van voor het satelliettijdperk gecorrigeerd voor de ongelijke verdeling over het noordelijk en zuidelijk halfrond, maar ook voor het feit dat alleen langs
de kust en niet ook midden op de oceaan gemeten wordt.

Satellieten

Al meer dan 25 jaar, sinds de lancering van de satelliet TOPEX/Poseidon in 1992, kunnen we ook vanuit de ruimte de hoogte van het zeeniveau monitoren. Met deze satellietmetingen kunnen we de veranderingen in de laatste 25 jaar in meer detail bestuderen. De meest recente satellietmetingen laten zien dat de zeespiegel nu harder stijgt dan in de periode 1993-2000.

De zeespiegel is géén plat vlak

Waarnemingen met getijdemeters en satellieten laten zien dat het zeeniveau niet alleen van locatie tot locatie behoorlijk verschilt, maar ook in de
tijd aanzienlijke schommelingen laat zien. Deze verschillen komen door variaties in de wind (stormopzet), door periodes van hevige regen of juist sterke verdamping, door variaties in luchtdruk boven zee, en door oceaanstromingen. Variaties in zeeniveau treden ook op door de van jaar tot
jaar verschillende mate van afsmelten van ijskappen en gletsjers (en sneeuwval daarop) en de afstand tot al die wisselend afnemende en soms kortdurend toenemende ijskappen en gletsjers. Hoe lokaler je kijkt, hoe groter de verschillen in zeespiegelniveau van dag tot dag of jaar op jaar. Deze verschillen ontstaan door lokale processen zoals de aanleg van een dam waardoor minder zoet water wordt aangevoerd, bodemdaling, golfopzet of getijden.

Waargenomen zeespiegelstijging

Wereldwijd is de zeespiegel van 1902 tot 2010 gemiddeld tussen de 12 en 21 cm gestegen. Deze stijging gaat steeds sneller, de laatste jaren
met 4 à 5 mm per jaar. De zeespiegel is in Nederland met ongeveer 2 mm per jaar over de afgelopen 100 jaar gestegen. Dat is vergelijkbaar met
het wereldgemiddelde. De wereldwijde versnelling van de afgelopen jaren zien we aan de Nederlandse kust nog niet. Voor kleine gebieden, zoals de Noordzee, is een langere periode nodig om veranderingen in de trend vast te stellen, vanwege lokale effecten zoals fluctuaties in wind en in zeestromen. Naast zeespiegelstijging hebben we in Nederland ook met bodemdaling te maken. Opgeteld bij de stijgende zeespiegel, zorgt bodemdaling ervoor dat het niveauverschil tussen zee en land nog groter wordt.

Gevolgen van zeespiegelstijging wereldwijd

Wereldwijd zijn de gevolgen van zeespiegelstijging al merkbaar. Laaggelegen kustgebieden en kleine eilanden lopen regelmatig onder en
stormschade in de kustgebieden neemt toe. Delta’s en estuaria hebben door menselijke ingrepen grote moeite met de sedimenthuishouding en verzilting. Kwetsbare gemeenschappen en ecosystemen, vooral in koraal- en poolgebieden, zullen al ver voor het einde van de eeuw - ook in een laag emissiescenario - grenzen ondervinden aan de mogelijkheden om zich aan te passen aan klimaatverandering. Een aantal laaggelegen gebieden kan deze grenzen al voor 2100 verwachten, afhankelijk van de uitstoot in de 21e eeuw en andere ontwikkelingen zoals bevolkingsgroei.

Het aanpassen aan klimaatverandering wordt klimaatadaptatie genoemd. Opties voor adaptatie aan zeespiegelstijging variëren van harde infrastructurele ingrepen zoals we die in Nederland kennen (bijvoorbeeld de Oosterscheldekering) tot maatregelen die gebruik maken van natuurlijke processen en van het beschermen van huidige locaties tot het verplaatsen van mensen en goederen. Klimaatadaptatie is niet alleen een technische uitdaging, maar ook een sociale.

Wat zien we in Nederland?

In Nederland zijn de gevolgen tot nu toe gering. Het ontwerp van onze waterveiligheid en zoetwatervoorziening kent een hoog beschermingsniveau. De Nederlandse Delta is sinds de Deltawerken beter beschermd dan in het verleden. Tijdens de Sinterklaasstorm in 2013 bijvoorbeeld werden de hoogste waterstanden sinds 1953 zonder grote problemen gekeerd. Dat is ook belangrijk, want er bevinden zich steeds meer mensen achter de dijken. Sinds 2017 gelden nieuwe normen voor de bescherming tegen overstromingen

Sinds 2017 gelden nieuwe normen voor de bescherming tegen overstromingen. De periode 2018-2019 was zeer droog. De rivieren voerden lange tijd zeer weinig water aan, daardoor kon zeewater ver landinwaarts doordringen. De neerslag in Nederland was gedurende een groot deel van het jaar ver onder het langjarige gemiddelde. Het daardoor ontstane watertekort leverde problemen op voor de zoetwatervoorziening en het transport over de rivieren. Hoewel er aanzienlijke economische schade is opgetreden bleven de problemen ten aanzien van de verzilting vanuit de zee beheersbaar. Wel zien we voorzichtige signalen dat de druk op het watersysteem toeneemt.

Een voorbeeld is dat de spui-capaciteit van de Afsluitdijk is afgenomen, doordat het verschil in waterpeil tussen de Waddenzee en het IJsselmeer is afgenomen. Er kan hierdoor minder water op de Waddenzee worden geloosd, terwijl er juist een hogere aanvoer uit de IJssel valt te verwachten
door een toename van neerslag. Deze ontwikkelingen vallen nog wel ruim binnen de veiligheidsmarges van het huidige watersysteem, maar zijn wel de reden voor de huidige werkzaamheden aan de Afsluitdijk.

Toekomstscenario’s voor zeespiegelstijging

Het Deltaprogramma houdt tot nu toe rekening met een zeespiegelstijging tot maximaal 1 meter langs de Nederlandse kust, aan het eind van deze eeuw. Deze grens is gebaseerd op de KNMI-klimaatscenario’s uit 2014. Het SROCC-rapport 2019 van het IPCC laat zien dat de bovengrens van de waarschijnlijke zeespiegelstijging wat hoger is dan we in 2014 dachten Ook al gaat de zeespiegelstijging de afgelopen jaren in Nederland iets langzamer dan wereldwijd gemiddeld, de verwachting is dat Nederland niet uit de pas zal blijven met het wereldgemiddelde, omdat de Noordzee immers in directe verbinding met de oceanen staat. De zeespiegel zal ook in Nederland steeds sneller gaan stijgen. Als delen van de Antarctische IJskap instabiel worden, dan kan die versnelling na 2050 flink toenemen.

Toekomstige gevolgen voor Nederland

De belangrijkste toekomstige gevolgen van een steeds sneller stijgende zeespiegel voor Nederland op een rij (zie ook onderstaande figuur):
Er zal steeds meer zand nodig zijn om de kustlijn te handhaven en te laten meegroeien met de zeespiegel De zoetwatervoorziening zal steeds
meer onder druk komen te staan doordat het zeewater ook de rivieren indringt. Als het rivierwater te zout wordt, moeten inlaatpunten zoals in Gouda, Bernisse en in de Lek steeds vaker en langer sluiten. Door zoutindringing via de ondergrond neemt bij het huidige landgebruik de watervraag aan het einde van deze eeuw sterk toe.

Op termijn moeten meer pompen bij het IJsselmeer geplaatst worden om het water op de Waddenzee te kunnen spuien, omdat het waterniveau
van de Waddenzee steeds hoger staat. Stormvloedkeringen zoals de Maeslantkering en Oosterscheldekering zullen vaker moeten sluiten en blijven bij een grote zeespiegelstijging uiteindelijk permanent dicht. Tenzij er aanpassingen gedaan worden in de bescherming van het achterliggende gebied. Dit heeft gevolgen voor de doorvaart en voor de natuur. Er zullen daarnaast aanpassingen aan de keringen gedaan moeten worden om de veiligheid te garanderen. Bij grote stormen zal er vaker en ook meer water overheen gaan. De levensduur van de waterkeringen neemt daardoor sterk af.

Ook de snelheid van zeespiegelstijging telt

Niet alleen het uiteindelijke zeeniveau bepaalt in welke mate we ons aan kunnen passen aan zeespiegelstijging, maar ook de snelheid waarmee de stijging plaatsvindt. Hoe sneller de zeespiegel stijgt, hoe meer zand er nodig is om de kustlijn te handhaven en mee te laten groeien met de zeespiegel. Zo is bijvoorbeeld bij een stijgsnelheid van zo’n 10 mm per jaar er ongeveer drie tot vier keer meer zand nodig.

Zo is bijvoorbeeld bij een stijgsnelheid van zo’n 10 mm per jaar er ongeveer drie tot vier keer meer zand nodig. Ook hangt de sedimenthuishouding van de Waddenzee af van de snelheid waarmee de zeespiegel stijgt. Als deze te snel stijgt (ongeveer vanaf 6 mm per jaar voor de westelijke Waddenzee en ongeveer 10 mm per jaar voor de oostelijke Waddenzee) komt er naar verwachting onvoldoende sediment de Waddenzee binnen om mee te groeien met de zeespiegel en kunnen wadplaten langzamerhand gaan verdwijnen. Zo snel stijgt de zeespiegel in Nederland nog niet,
maar de gemeten wereldgemiddelde zeespiegelstijging benadert deze kritische grens voor de westelijke Waddenzee. Projecties laten zien dat bij het hoge emissiescenario de drempelwaarde voor de westelijke Waddenzee (6 mm per jaar) al voor 2050 overschreden wordt en de drempelwaarde voor de oostelijke Waddenzee (10 mm per jaar) eind deze eeuw.

Nederlandse aanpak

Goede monitoring van de veranderingen, tijdige inventarisatie van opties en een adaptieve aanpak zijn vereist. Voor sommige opties moet ruimte worden gereserveerd. Daarnaast is het verstandig om deze opties in onderlinge samenhang te beschouwen en rekening te houden met andere ontwikkelingen, zoals de energietransitie.  Nederland heeft op het gebied van adaptatie al een goede staat van dienst. Samen met Nieuw-Zeeland,
het Verenigd Koninkrijk en sommige staten in de Verenigde Staten wordt Nederland genoemd als een voorbeeldland. Om de actuele ontwikkelingen
te volgen heeft het Deltaprogramma een Signaalgroep in het leven geroepen, die op basis van de laatste wetenschappelijke en maatschappelijke inzichten adviseert of er reden is om de gevolgde strategie bij te stellen.  Daarnaast wordt onderzoek gedaan naar goede indicatoren voor een
‘early warning systematiek’ ten aanzien van een versnelling in de zeespiegelstijging. Deze indicatoren moeten ons tijdig kunnen waarschuwen voor versneld massa verlies van de ijskappen en daarmee voor versnelde zeespiegelstijging.

Klimaatscenario’s

Het KNMI maakt al lange tijd periodiek klimaatscenario’s voor Nederland, met daarin getallen voor de toekomstige zeespiegelstijging aan de Noordzeekust. De laatste keer was in 2014. In 2021 publiceert het KNMI het Klimaatsignaal’21, waarin indicatieve getallen voor zeespiegel worden gegeven op basis van het SROCC-rapport, aangevuld met de nieuwste inzichten. In 2023 worden de KNMI’23-klimaatscenario’s gepubliceerd met nieuwe getallen voor zeespiegelstijging waarin de meest recente analyses met mondiale klimaatmodellen worden meegenomen, naast SROCC (2019) en het zesde IPCC-assessmentrapport (2021)

Rekening houden met extreme zeespiegelstijging

Voor gebieden met een lage risico-tolerantie voor zeespiegelstijging - zoals Nederland - adviseert SROCC om de mogelijke gevolgen van nog extremere scenario’s te verkennen. Wat als de zeespiegel met meer dan 1,1 meter in 2100 stijgt? Of meer dan 5,4 meter in 2300? Ook al is de
kans klein, de kans bestaat wel. Dat onderzoek wordt voor Nederland in het kennisprogramma Zeespiegelstijging uitgevoerd. Het Deltaprogramma heeft recent twee verkenningen (zie stippen in de zijlijn) laten uitvoeren door Deltares over de mogelijke gevolgen en oplossingsrichtingen.
Deze verkenningen sluiten aan op de bevindingen van SROCC. Ook het Expertise Netwerk Waterveiligheid buigt zich over de vraag in hoeverre de huidige adaptatiestrategie houdbaar is bij een zeespiegelstijging die hoger is dan 1 meter in 2100.

Kennisprogramma Zeespiegelstijging

In 2019 is door het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat het Kennisprogramma Zeespiegelstijging gestart. Dit kennisprogamma draagt bij
aan onderzoek om een betere schatting voor de toekomstige zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust te kunnen geven. Daarnaast wordt de houdbaarheid van huidige strategieën tegen het licht van de nieuwe inzichten in versnelde zeespiegelstijging gehouden en wordt gekeken of en hoe 00%; height: 1px">

Rekening houden met extreme zeespiegelstijging

Kennisprogramma Zeespiegelstijging

Bronnen: KNMI Specials no-3: De laatste inzichten uit het IPCC rapport over oceanen en de cryosferer

Categorieën: Klimaat en klimaatverandering I Weer A tot Z