Nieuw inzicht in werking zeestromen: ijstijden beginnen en eindigen bij Zuid-Afrika
Al jarenlang staat ons klimaat sterk in de belangstelling. Ook op deze site schrijven we er regelmatig over. Vooral het door de mens geintroduceerde 'versterkte broeikaseffect' heeft de aandacht omdat het tot de opwarming op aarde zou leiden, die de laatste 15 tot 20 jaar aan de gang lijkt.
Ook in veel vroegere tijden is het klimaat op aarde aan scherpe schommelingen onderhevig geweest. Allerlei processen hebben daarbij invloed. Te denken valt aan schommelingen in de kracht van de zon (die per saldo langzaam sterker wordt), variaties in de stand van de aardas ten opzichte van die zon, pieken en dalen in het kooldioxidegehalte van de lucht op aarde en het verschuiven van zeestromingen en continenten. Naar elk van deze onderdelen wordt vrijwel voortdurend onderzoek ingesteld. En iedere keer valt weer een stukje van de puzzel op zijn plaats en biedt nieuw inzicht.
Zo meldde een groep wetenschappers, onder wie vier paleo-klimatologen van de Faculteit der Aard-en Levenswetenschappen van de Vrije Universiteit in Amsterdam, afgelopen augustus in een publicatie in het wetenschapsblad Nature dat ze wat meer te weten zijn gekomen over de rol die de zeestroming rond Zuid-Afrika, de zogenoemde Agulhas-stroming, speelt bij grote klimaatsveranderingen op aarde. De vondst kwam tot stand doordat zij kennis, behorend tot verschillende onderzoeksgebieden (zoals oceaanstromingen, de ecologie van plankton, kennis over fossiel plankton in oceaanafzettingen en kennis over de stand van de aarde ten opzichte van de zon), samenbrachten.
Voordat we hier verder op in gaan, is het eerst echter van belang om iets de vertellen over het wereldomvattende stelsel van zeestromingen, zowel in de diepzee als aan het aardoppervlak, dat ervoor zorgt dat de verschillende oceanen en zeeen op aarde voortdurend met elkaar communiceren. We volgen hierbij in grote lijnen een verhaal dat hierover door Sybren Drijfhout op de site van het KNMI is geschreven.
We gaan de stromingen, die er in de diverse zeeen op aarde zijn, volgen vanaf het zeegebied tussen IJsland en Groenland. Elke winter wordt daar vanuit iets diepere delen in de oceaan een extra zoute massa water omhoog gestuwd, omdat de winden van de IJslanddepressie (die dan op zijn sterkst is) het oppervlaktewater wegwaaien. Dit zoute water, dat eerder al als onderdeel van de Warme Golfstroom naar het noorden is gestroomd, komt tussen IJsland en Groenland naar het zeeoppervlak. Blootgesteld aan de ijskoude winden daar, koelt het razendsnel af van 10 graden naar 2 graden. En omdat het water een grote hoeveelheid zout bevat, wordt het bij 2 graden zo zwaar dat het weer naar beneden zinkt. Dit keer helemaal naar de bodem van de oceaan. Vanaf dat moment wordt deze nieuwe watersoort Noord-Atlantisch Diep Water genoemd.
Tijdens de vorming van het Noord-Atlantisch Diep Water, geeft de oceaan (bij het afkoelen van het water) een enorme hoeveelheid warmte af aan de atmosfeer. Iedere winter ontvangt de atmosfeer op de Noordelijke Atlantische Oceaan op deze manier zo'n dertig procent van de jaarlijkse hoeveelheid zonnestraling, die in dit gebied gebruikelijk is, aan extra warmte. Deze bonus is verantwoordelijk voor de zachte winters van West Europa, zeker als we die vergelijken met de kuststrook tussen Alaska en Californie op dezelfde breedte.
De hoeveelheid water die naar beneden zinkt is immens. Twintig maal de opgetelde hoeveelheid water van alle rivieren in de wereld! Het stroomt vervolgens in een diepe, zoute 'onderwaterrivier' van de punt van Groenland naar het zuiden.
Bij zuidelijk Afrika aangekomen, buigt die stroming naar het oosten af en vermengt zich met een nog sterkere stroming die in de zeeen rond Antarctica cirkelt. Deze racebaan rond Antarctica wordt eveneens gevoed door het diepe water, dat vanaf de hellingen van het Antarctische continent naar beneden is komen glijden als een 'onderwater waterval'.
In de racebaan worden beide diepe watermassa's gemengd, terwijl noordwaartse aftakkingen van de hoofdstroom de diepe Atlantische, Indische en Stille Oceaan weer voeden. In de Stille en ook in de Indische Oceaan is de Antarctische racebaan overigens de enige bron van nieuw diep water. In het noorden is het water in de Stille Oceaan te zoet om naar beneden te kunnen zinken, in de Indische Oceaan is het te warm.
Omdat er bij Antarctica en IJsland/Groenland steeds weer nieuw diep water naar beneden zinkt, wordt op bijna alle andere plekken in de oceanen het oudere diepe water langzaam maar zeker omhoog gestuwd. Aan het oppervlak gekomen, concentreert dit water zich in snelle windgedreven stromingen die schijnbaar chaotisch rondkolken, maar op de lange duur toch systematisch water verplaatsen over de aarde.
Zo wurmt oppervlaktewater in het Noordelijke deel van de Stille Oceaan zich tussen de eilanden van Indonesie door, de Indische Oceaan in. Tezamen met het oppervlaktewater van die oceaan vormt het een sterke stroming die langs de oostkust van Afrika naar het zuiden stroomt, de Agulhasstroming. Bij Kaapstad houdt Afrika op te bestaan. De warme, zoute Agulhasstroom dreigt daar even de Zuid Atlantische Oceaan in te schieten, maar buigt dan plotseling met een hoek van bijna 180 graden terug. Toch ontsnapt er water naar de Atlantische Oceaan. Om de twee maanden snoert er een 500 km grote wervel af die de Zuid Atlantische Oceaan oversteekt, richting Brazilie. Het gaat hierbij om de zogenoemde Agulhasringen.
Oppervlaktewater uit het zuidelijke deel van de Stille Oceaan volgt een andere route. Het verzamelt zich in de racebaan rond Antarctica en stroomt bij Kaap Hoorn de Zuid Atlantische Oceaan in, richting Kaap de Goede Hoop. Ook dit koudere water buigt bij Kaapstad met een scherpe hoek terug. Nu noordwestwaarts stromend, vormt het een onderstroom waarin de wervels van de Indische Oceaan worden meegevoerd naar Brazilie.
Deze twee soorten oppervlaktewater beginnen langzaamaan te mengen, en bij Brazilie volgen zij de oostkust van Zuid-Amerika, verder naar het noorden en het westen. In de tropen aangekomen is het water aan het oppervlak aan sterke verdamping onderhevig. De uit het oosten waaiende Moesson brengt die waterdamp snel over het smalle Midden-Amerika naar de Stille Oceaan waar het uitregent. De oppervlaktewateren in de Atlantische Oceaan worden hierdoor zouter, die in de Stille Oceaan juist zoeter.
De oceaanstromingen in het gebied van de tropen lijken op een paar aan elkaar geschakelde zesbaans snelwegen. Terwijl het geheel langzaam naar het noorden beweegt, schiet het oppervlaktewater razendsnel heen en weer tussen Midden-Amerika en Afrika. Als het water eindelijk in de Golf van Mexico is aangeland, ontsnapt het aan de invloed van de tropen. Warm, en vooral zout geworden, stroomt het vervolgens tussen Cuba en Florida door de Golf van Mexico weer uit en vormt daar het begin van de voor ons zo belangrijke Warme Golfstroom.
Hoe verder het zuidpoolijs zich uitbreidt, deste groter is de kans dat het transport van warm water rond Zuid-Afrika wordt afgesneden, zo concluderen onderzoekers. Op die manier zou een ijstijd kunnen ontstaan.
Het grootste deel van die Warme Golfstroom draait eerst een tijdje in een grote wervel rond de Sargasso Zee. Dat gebeurt met de klok mee, tussen de Zuidelijke Verenigde Staten en Noord Afrika. Telkens, na een aantal rondjes om Bermuda, ontstnapt er bij de Azoren een kleinere hoeveelheid warm en zout water naar het noorden, naar de kust van Engeland, Noorwegen, richting IJsland en Groenland. Naar onze tak van de Warme Golfstroom dus. Daar aangekomen begint het verhaal weer van voren af aan.
De ontdekking van de wetenschappers heeft te maken met de grote racebaan, die zich in het zeegebied rond Antarctica bevindt. Het lijkt er namelijk op dat die (koude) zeestroom uiteindelijk bepaalt hoeveel (warm) water uit de Agulhasstroom (om Zuid-Afrika heen) naar de Atlantische Oceaan kan lekken (in de vorm van Agulhasringen). Deze link tussen tussen de Indische en de Atlantische Oceaan wordt door veel wetenschappers als een essentiele schakel gezien in het op gang houden van onze Warme Golfstroom.
Het onderzoek, dat de wetenschappers de afgelopen jaren hebben uitgevoerd, heeft nu aangetoond dat de racebaan rond Antarctica, op het moment dat het ijs op het koudste continent op aarde aangroeit en het polaire windveld om die reden verschuift, zo breed en sterk kan worden dat het lek bij Zuid-Afrika (waar doorheen dus het warme water van de Indische Oceaan naar de Atlantische Oceaan stroomt) gedeeltelijk of zelfs geheel kan worden afgesloten. En daarmee zou ook de Warme Golfstroom bij ons, die hier rechtstreeks mee in verbinding staat, tot stilstand kunnen komen. Dit zou tot een ijstijd en een veel kouder klimaat in Europa kunnen leiden. In het verleden blijkt iets dergelijks meerdere malen te zijn gebeurd, zo concluderen de onderzoekers na het bestuderen van een berg aan gegevens.
Overigens lijkt het erop dat de Agulhasstroom eveneens een belangrijke rol speelt bij het weer beeindigen van ijstijden. Op het moment namelijk, dat een ijstijd aan kracht verliest, forceert de Agulhasstroom zich een nieuwe doorgang langs Zuid-Afrika. De stromingen in de wereldzeeen komen daarmee weer op gang en de hernieuwde warmte-uitwisseling tussen de warme en de koude gebieden op aarde zorgt ervoor dat ijstijd definitief beeindigd wordt.
Drijvend achtergrondmechanisme bij de afwisseling van ijstijden en interglaciale perioden, zo menen de wetenschappers, zou de nu en dan veranderende stand van de aardas ten opzichte van de zon moeten zijn, die in hoge mate bepaalt hoeveel zonnestraling tot de poolgebieden door kan dringen. De situatie is nu zo dat het lek bij Zuid-Afrika gewoon open is. Er is dan ook geen sprake van een ijstijd.
Bron: KNMI, Vrije Universiteit Amsterdam , Meteo Consult
Groeten,
Kimme
Al jarenlang staat ons klimaat sterk in de belangstelling. Ook op deze site schrijven we er regelmatig over. Vooral het door de mens geintroduceerde 'versterkte broeikaseffect' heeft de aandacht omdat het tot de opwarming op aarde zou leiden, die de laatste 15 tot 20 jaar aan de gang lijkt.
Ook in veel vroegere tijden is het klimaat op aarde aan scherpe schommelingen onderhevig geweest. Allerlei processen hebben daarbij invloed. Te denken valt aan schommelingen in de kracht van de zon (die per saldo langzaam sterker wordt), variaties in de stand van de aardas ten opzichte van die zon, pieken en dalen in het kooldioxidegehalte van de lucht op aarde en het verschuiven van zeestromingen en continenten. Naar elk van deze onderdelen wordt vrijwel voortdurend onderzoek ingesteld. En iedere keer valt weer een stukje van de puzzel op zijn plaats en biedt nieuw inzicht.
Zo meldde een groep wetenschappers, onder wie vier paleo-klimatologen van de Faculteit der Aard-en Levenswetenschappen van de Vrije Universiteit in Amsterdam, afgelopen augustus in een publicatie in het wetenschapsblad Nature dat ze wat meer te weten zijn gekomen over de rol die de zeestroming rond Zuid-Afrika, de zogenoemde Agulhas-stroming, speelt bij grote klimaatsveranderingen op aarde. De vondst kwam tot stand doordat zij kennis, behorend tot verschillende onderzoeksgebieden (zoals oceaanstromingen, de ecologie van plankton, kennis over fossiel plankton in oceaanafzettingen en kennis over de stand van de aarde ten opzichte van de zon), samenbrachten.
Voordat we hier verder op in gaan, is het eerst echter van belang om iets de vertellen over het wereldomvattende stelsel van zeestromingen, zowel in de diepzee als aan het aardoppervlak, dat ervoor zorgt dat de verschillende oceanen en zeeen op aarde voortdurend met elkaar communiceren. We volgen hierbij in grote lijnen een verhaal dat hierover door Sybren Drijfhout op de site van het KNMI is geschreven.
We gaan de stromingen, die er in de diverse zeeen op aarde zijn, volgen vanaf het zeegebied tussen IJsland en Groenland. Elke winter wordt daar vanuit iets diepere delen in de oceaan een extra zoute massa water omhoog gestuwd, omdat de winden van de IJslanddepressie (die dan op zijn sterkst is) het oppervlaktewater wegwaaien. Dit zoute water, dat eerder al als onderdeel van de Warme Golfstroom naar het noorden is gestroomd, komt tussen IJsland en Groenland naar het zeeoppervlak. Blootgesteld aan de ijskoude winden daar, koelt het razendsnel af van 10 graden naar 2 graden. En omdat het water een grote hoeveelheid zout bevat, wordt het bij 2 graden zo zwaar dat het weer naar beneden zinkt. Dit keer helemaal naar de bodem van de oceaan. Vanaf dat moment wordt deze nieuwe watersoort Noord-Atlantisch Diep Water genoemd.
Tijdens de vorming van het Noord-Atlantisch Diep Water, geeft de oceaan (bij het afkoelen van het water) een enorme hoeveelheid warmte af aan de atmosfeer. Iedere winter ontvangt de atmosfeer op de Noordelijke Atlantische Oceaan op deze manier zo'n dertig procent van de jaarlijkse hoeveelheid zonnestraling, die in dit gebied gebruikelijk is, aan extra warmte. Deze bonus is verantwoordelijk voor de zachte winters van West Europa, zeker als we die vergelijken met de kuststrook tussen Alaska en Californie op dezelfde breedte.
De hoeveelheid water die naar beneden zinkt is immens. Twintig maal de opgetelde hoeveelheid water van alle rivieren in de wereld! Het stroomt vervolgens in een diepe, zoute 'onderwaterrivier' van de punt van Groenland naar het zuiden.
Bij zuidelijk Afrika aangekomen, buigt die stroming naar het oosten af en vermengt zich met een nog sterkere stroming die in de zeeen rond Antarctica cirkelt. Deze racebaan rond Antarctica wordt eveneens gevoed door het diepe water, dat vanaf de hellingen van het Antarctische continent naar beneden is komen glijden als een 'onderwater waterval'.
In de racebaan worden beide diepe watermassa's gemengd, terwijl noordwaartse aftakkingen van de hoofdstroom de diepe Atlantische, Indische en Stille Oceaan weer voeden. In de Stille en ook in de Indische Oceaan is de Antarctische racebaan overigens de enige bron van nieuw diep water. In het noorden is het water in de Stille Oceaan te zoet om naar beneden te kunnen zinken, in de Indische Oceaan is het te warm.
Omdat er bij Antarctica en IJsland/Groenland steeds weer nieuw diep water naar beneden zinkt, wordt op bijna alle andere plekken in de oceanen het oudere diepe water langzaam maar zeker omhoog gestuwd. Aan het oppervlak gekomen, concentreert dit water zich in snelle windgedreven stromingen die schijnbaar chaotisch rondkolken, maar op de lange duur toch systematisch water verplaatsen over de aarde.
Zo wurmt oppervlaktewater in het Noordelijke deel van de Stille Oceaan zich tussen de eilanden van Indonesie door, de Indische Oceaan in. Tezamen met het oppervlaktewater van die oceaan vormt het een sterke stroming die langs de oostkust van Afrika naar het zuiden stroomt, de Agulhasstroming. Bij Kaapstad houdt Afrika op te bestaan. De warme, zoute Agulhasstroom dreigt daar even de Zuid Atlantische Oceaan in te schieten, maar buigt dan plotseling met een hoek van bijna 180 graden terug. Toch ontsnapt er water naar de Atlantische Oceaan. Om de twee maanden snoert er een 500 km grote wervel af die de Zuid Atlantische Oceaan oversteekt, richting Brazilie. Het gaat hierbij om de zogenoemde Agulhasringen.
Oppervlaktewater uit het zuidelijke deel van de Stille Oceaan volgt een andere route. Het verzamelt zich in de racebaan rond Antarctica en stroomt bij Kaap Hoorn de Zuid Atlantische Oceaan in, richting Kaap de Goede Hoop. Ook dit koudere water buigt bij Kaapstad met een scherpe hoek terug. Nu noordwestwaarts stromend, vormt het een onderstroom waarin de wervels van de Indische Oceaan worden meegevoerd naar Brazilie.
Deze twee soorten oppervlaktewater beginnen langzaamaan te mengen, en bij Brazilie volgen zij de oostkust van Zuid-Amerika, verder naar het noorden en het westen. In de tropen aangekomen is het water aan het oppervlak aan sterke verdamping onderhevig. De uit het oosten waaiende Moesson brengt die waterdamp snel over het smalle Midden-Amerika naar de Stille Oceaan waar het uitregent. De oppervlaktewateren in de Atlantische Oceaan worden hierdoor zouter, die in de Stille Oceaan juist zoeter.
De oceaanstromingen in het gebied van de tropen lijken op een paar aan elkaar geschakelde zesbaans snelwegen. Terwijl het geheel langzaam naar het noorden beweegt, schiet het oppervlaktewater razendsnel heen en weer tussen Midden-Amerika en Afrika. Als het water eindelijk in de Golf van Mexico is aangeland, ontsnapt het aan de invloed van de tropen. Warm, en vooral zout geworden, stroomt het vervolgens tussen Cuba en Florida door de Golf van Mexico weer uit en vormt daar het begin van de voor ons zo belangrijke Warme Golfstroom.
Hoe verder het zuidpoolijs zich uitbreidt, deste groter is de kans dat het transport van warm water rond Zuid-Afrika wordt afgesneden, zo concluderen onderzoekers. Op die manier zou een ijstijd kunnen ontstaan.
Het grootste deel van die Warme Golfstroom draait eerst een tijdje in een grote wervel rond de Sargasso Zee. Dat gebeurt met de klok mee, tussen de Zuidelijke Verenigde Staten en Noord Afrika. Telkens, na een aantal rondjes om Bermuda, ontstnapt er bij de Azoren een kleinere hoeveelheid warm en zout water naar het noorden, naar de kust van Engeland, Noorwegen, richting IJsland en Groenland. Naar onze tak van de Warme Golfstroom dus. Daar aangekomen begint het verhaal weer van voren af aan.
De ontdekking van de wetenschappers heeft te maken met de grote racebaan, die zich in het zeegebied rond Antarctica bevindt. Het lijkt er namelijk op dat die (koude) zeestroom uiteindelijk bepaalt hoeveel (warm) water uit de Agulhasstroom (om Zuid-Afrika heen) naar de Atlantische Oceaan kan lekken (in de vorm van Agulhasringen). Deze link tussen tussen de Indische en de Atlantische Oceaan wordt door veel wetenschappers als een essentiele schakel gezien in het op gang houden van onze Warme Golfstroom.
Het onderzoek, dat de wetenschappers de afgelopen jaren hebben uitgevoerd, heeft nu aangetoond dat de racebaan rond Antarctica, op het moment dat het ijs op het koudste continent op aarde aangroeit en het polaire windveld om die reden verschuift, zo breed en sterk kan worden dat het lek bij Zuid-Afrika (waar doorheen dus het warme water van de Indische Oceaan naar de Atlantische Oceaan stroomt) gedeeltelijk of zelfs geheel kan worden afgesloten. En daarmee zou ook de Warme Golfstroom bij ons, die hier rechtstreeks mee in verbinding staat, tot stilstand kunnen komen. Dit zou tot een ijstijd en een veel kouder klimaat in Europa kunnen leiden. In het verleden blijkt iets dergelijks meerdere malen te zijn gebeurd, zo concluderen de onderzoekers na het bestuderen van een berg aan gegevens.
Overigens lijkt het erop dat de Agulhasstroom eveneens een belangrijke rol speelt bij het weer beeindigen van ijstijden. Op het moment namelijk, dat een ijstijd aan kracht verliest, forceert de Agulhasstroom zich een nieuwe doorgang langs Zuid-Afrika. De stromingen in de wereldzeeen komen daarmee weer op gang en de hernieuwde warmte-uitwisseling tussen de warme en de koude gebieden op aarde zorgt ervoor dat ijstijd definitief beeindigd wordt.
Drijvend achtergrondmechanisme bij de afwisseling van ijstijden en interglaciale perioden, zo menen de wetenschappers, zou de nu en dan veranderende stand van de aardas ten opzichte van de zon moeten zijn, die in hoge mate bepaalt hoeveel zonnestraling tot de poolgebieden door kan dringen. De situatie is nu zo dat het lek bij Zuid-Afrika gewoon open is. Er is dan ook geen sprake van een ijstijd.
Bron: KNMI, Vrije Universiteit Amsterdam , Meteo Consult
Groeten,
Kimme
Bericht laatst bijgewerkt: 01-10-2004 12:02