Een afgelegen meer op het Groenlandse ijsschild verdwijnt steeds opnieuw in plotselinge uitbarstingen, en laat scheuren en verbijsterde wetenschappers achter.
Hoog boven de Arctische Oceaan buigt en barst een drijvende gletsjertong terwijl smeltwater er doorheen stroomt. Dit biedt een zeldzaam, live inkijkje in hoe een opwarmend klimaat ijs dat lang stabiel leek, razendsnel kan destabiliseren.
Een gletsjertong onder druk
Aan de afgelegen noordoostkust van Groenland is de Nioghalvfjerdsbræ-gletsjertong – beter bekend als de 79°N-gletsjer – uitgegroeid tot een natuurlijk laboratorium voor klimaatwetenschappers. Het is een van slechts drie grote drijvende gletsjertong die nog over zijn in Groenland. Dat gegeven alleen al maakt hem cruciaal voor toekomstige zeespiegelprognoses.
Sinds het midden van de jaren negentig is de regio sterk opgewarmd. Warmer oceaanwater tast de gletsjer van onderen aan, terwijl stijgende luchttemperaturen het oppervlak seizoensgebonden veranderen in een landschap van plassen en stroompjes.
In 1995 onthulden satellietbeelden iets opmerkelijks: een groot smeltmaterenmeer bovenop de gletsjertong. Dat meer, met een oppervlakte van ongeveer 21 vierkante kilometer, staat sindsdien centraal in een gedetailleerde studie geleid door onderzoekers van het Alfred Wegener Instituut (AWI) in Duitsland.
Het meer bevriest en ontdooit niet gewoon opnieuw. Het loopt herhaaldelijk leeg in plotselinge, heftige gebeurtenissen die de gletsjer zelf hertekenen.
Het team heeft inmiddels zeven grote afvoergebeurtenissen van dit ene meer gedocumenteerd, waarvan vier in de afgelopen vijf jaar. Bij elke gebeurtenis stromen enorme hoeveelheden zoetwater via scheuren en verticale schachten in het ijs naar de basis van de gletsjer en vandaar richting de oceaan.
Een reusachtig meer dat 's nachts verdwijnt
Zeven afvoergebeurtenissen, steeds sneller en vreemder
Als het meer leegloopt, gaat dat snel – in een tijdsbestek van uren tot dagen. Op satellietbeelden voor en na de gebeurtenis verandert een stralend blauw oppervlak plotseling in een dof, gebarsten geheel. Waar eerder rustig water lag, verschijnt een complex patroon van scheuren.
Vanaf 2019 merkten AWI-wetenschappers een opvallend nieuw patroon op in die scheurvelden: grote driehoekige formaties die vanuit het leeggloopte bekken naar buiten stralen. Deze kenmerken wijken af van de meer cirkelvormige, sinkhole-achtige patronen die doorgaans zichtbaar zijn wanneer oppervlaktemeren op andere gletsjers leeglopen.
De driehoekige scheurvelden fungeren als reusachtige trechters die water naar openingen in het ijs leiden die tientallen meters breed zijn.
Die openingen worden moulins genoemd – verticale schachten die als afvoerputten in het gletsjersoppervlak fungeren en smeltwater rechtstreeks naar de basis voeren, soms meer dan een kilometer diep. Zodra het meer een kritisch niveau overschrijdt, vervoeren deze moulins in zeer korte tijd enorme hoeveelheden water.
Beelden van vliegtuigen en satellieten tonen aan dat zelfs na een grote afvoergebeurtenis het water nog enige tijd door de moulins blijft stromen. Dat betekent dat de gletsjer wordt doorgespoeld door herhaaldelijke pulsen smeltwater, en niet door één enkele uitbarsting.
Het vreemde gedrag van "levend" ijs
De studie belicht ook hoe ijs zich gedraagt op manieren die niet altijd intuïtief zijn. Gletsjers stromen over jaren en decennia als een zeer dikke vloeistof, maar buigen en veren ook terug als een elastisch materiaal op kortere tijdschalen.
Deze dubbele aard helpt de lange levensduur van het driehoekige scheursysteem te verklaren. Aan het oppervlak blijven de scheuren jarenlang zichtbaar en grotendeels ongewijzigd. Binnenin de gletsjer laten radarmetingen zien dat de kanalen evolueren, samenpersen en gedeeltelijk sluiten naarmate het ijs kruipt en opnieuw bevriest – maar ze verdwijnen niet volledig.
Dat betekent dat elk zomers smeltseizoen niet opnieuw van nul begint. Bestaande zwakke plekken kunnen opnieuw worden geactiveerd zodra nieuw smeltwater arriveert, wat mogelijk verklaart waarom het meer de afgelopen jaren vaker is gaan leeglopen.
- Viskeus gedrag: ijs stroomt langzaam bergafwaarts onder zijn eigen gewicht.
- Elastisch gedrag: ijs kan buigen, barsten en terugveren wanneer het snel wordt belast.
- Resultaat: langdurige scheursystemen die opnieuw kunnen opengaan wanneer de waterdruk stijgt.
Wanneer water een hele gletsjer optilt
Een verborgen blaar onder het ijs
Een van de meest opzienbarende bevindingen uit de AWI-studie komt voort uit subtiele schaduwen op luchtfoto's en echo's van ijsdoorborend radar.
Langs sommige scheurlijnen liggen de twee kanten van de barst niet op dezelfde hoogte. Één kant is iets opgeheven, wat suggereert dat het ijs van onderen omhoog is geduwd. De grootste opheffing bevindt zich precies onder het voormalige meerbekken.
Grote hoeveelheden wegstromend water lijken zich onder de gletsjer te hebben verzameld, waardoor een onder druk staand subglaciaal meer is ontstaan dat de gletsjertong erboven fysiek optilt.
Radarprofielen tonen iets wat op een waterblaar onder de gletsjer lijkt. Die extra waterdruk duwt het ijs omhoog en vervormt het oppervlak met enkele meters. Opmerkelijk genoeg zijn de oppervlaktescheuren die met die opheffing samenhangen nog steeds zichtbaar, meer dan 15 jaar na de eerste grote afvoergebeurtenis.
Dit optillen doet meer dan de vorm van de gletsjer veranderen. Wanneer de waterdruk aan de basis stijgt, vermindert de wrijving tussen ijs en het onderliggende gesteente of sediment. Dat kan de gletsjer sneller richting zee laten glijden, met name tijdens of kort na afvoergebeurtenissen.
Begeeft de gletsjer zich in een nieuwe toestand?
Door satellietbeelden, luchtradар en computersimulaties te combineren, reconstrueerde het team hoe het meer zich vult en leegt, hoe scheuren zich verspreiden en hoe interne kanalen opengaan en sluiten.
Ze gebruikten viscoelastische modellen – wiskundige instrumenten die zowel het stromende als het veerkrachtige gedrag van ijs meenemen – om te testen of deze afvoerwegen volledig kunnen sluiten, of dat elke gebeurtenis het systeem een beetje meer klaarzet voor de volgende.
De centrale vraag is nu of herhaalde afvoergebeurtenissen de gletsjer in een ander, minder stabiel gedragspatroon hebben geduwd.
Over ongeveer een decennium is het meer verschoven van sporadische uitbarstingen naar een regelmatiger patroon van snelle, herhaalde afvoergebeurtenissen. Elke gebeurtenis stuurt een extreme puls smeltwater de onderkant van de gletsjer in, waardoor de basiscondities veranderen op een tijdschaal van uren tot dagen.
Onderzoekers vragen zich nu af of de gletsjer nog steeds elk jaar kan terugkeren naar een rustiger winterconfiguratie, of dat hij een drempel heeft overschreden waarbij scheuren en kanalen semi-permanente kenmerken zijn geworden, klaar om opnieuw te worden geactiveerd zodra het smelten hervat.
Waarom één meer telt voor de wereldwijde zeespiegel
Scheuren die steeds hoger de gletsjer op kruipen
De details van één meer op één gletsjer klinken misschien erg lokaal. Toch biedt dit systeem voor modelleurs van ijsschillen zeldzame gegevens over hoe oppervlaktesmelt verbinding maakt met het diepe, verborgen leidingwerk in grote ijsmassa's.
Naarmate de atmosfeer opwarmt, schuift de zone waar smeltplassen zich kunnen vormen steeds verder landinwaarts en hoger op de helling van de 79°N-gletsjer. Nieuwe scheuren en meren treffen nu een groter deel van de gletsjertong dan in de jaren negentig.
Dat proces is niet uniek voor het noordoosten van Groenland. Over het hele ijsschild verschijnen elke zomer duizenden seizoensmeren. Sommige bevriezen gewoon opnieuw. Andere lopen catastrofaal leeg en boren zich door honderden meters ijs. Tot nu toe hadden modellen moeite om zulke gebeurtenissen realistisch weer te geven.
| Proces | Effect op de gletsjer |
|---|---|
| Oppervlaktesmelt en meervorming | Voegt gewicht en waterdruk toe aan het ijsoppervlak |
| Meerafvoer via moulins | Levert snel water aan de gletsjerbasis |
| Toename van basale waterdruk | Vermindert wrijving, kan ijsstroming versnellen |
| Herhaalde afvoercycli | Houdt scheuren en kanalen in stand, verandert gletsjersgedrag |
De AWI-studie levert gemeten scheurgeometrieën, afvoertijden en bewijs van langdurige interne kenmerken die nu in numerieke modellen van het Groenlandse ijsschild kunnen worden ingevoerd. Betere modellen helpen op hun beurt de prognoses aan te scherpen over hoe snel ijs de oceaan in zal stromen naarmate de planeet opwarmt.
Sleutelbegrippen en wat ze werkelijk betekenen
Sommige technische termen rond dit onderzoek verhullen eigenlijk vrij eenvoudige ideeën:
- Moulin: Een nagenoeg verticale schacht in het ijs die oppervlaktewater naar de basis van een gletsjer transporteert. Vergelijk het met een reusachtige afvoerpijp, uitgehouwen door stromend water.
- Subglaciaal meer: Een massa vloeibaar water dat onder het ijs gevangen zit. Deze meren kunnen kleine plasjes zijn of grote bekkens die zich kilometers uitstrekken.
- Viscoelastische modellering: Een methode om materialen te simuleren die zowel stromen als terugveren. Voor gletsjers helpt dit te voorspellen hoe ijs barst, buigt en kruipt.
- Gletsjertong: Een lange, dunne ijsuitloper die op zee drijft maar nog verbonden is met het hoofdijsschild op het land.
Inzicht in deze processen verscherpt ook ons gevoel voor risico. Een gletsjertong die door scheuren is verzwakt, kan gemakkelijker breken bij blootstelling aan stormen, opwarming van de oceaan of extra smeltwater. Als grote stukken loslaten, verdwijnt een soort natuurlijke poort die het ijs uit binnenlandse dalen tegenhoudt om de oceaan in te stromen.
Een groeiende zorg is het gecombineerde effect van oppervlaktesmelt en oceaanwarmte. Warmer zeewater kan de drijvende tong van onderen uitdunnen, terwijl meren en scheuren haar van bovenaf ondermijnen. Die dubbele belasting kan de levensduur van kenmerken als de 79°N-gletsjertong verkorten en meer ijsafvoer eerder dan verwacht naar de open oceaan verplaatsen.
Onderzoekers draaien al toekomstscenario's waarin smeltseizoen langer duren en meren eerder in het jaar ontstaan. In die simulaties worden afvoergebeurtenissen frequenter, blijven basale watersystemen langer actief en reageert de gletsjertong met snellere stroming en grotere buiging. Hoewel de exacte cijfers per model verschillen, wijzen ze allemaal dezelfde kant op: dit "barsten en leeglopen" zal waarschijnlijk intensiveren naarmate het Arctisch gebied verder opwarmt.
