Kees Floor, Het Weer Magazine augustus 2009.

Elk jaar na de zomer bereikt het zee-ijs in het Noorpoolgebied zijn minimale omvang. Volgende maand, in de laatste week van september of de eerste week van oktober, kunnen vergelijkingen worden gemaakt met voorgaande jaren. Met behulp van satellieten volgt men de omvang en de 'leeftijd' van het ijs. De laatste jaren is er sprake van een duidelijk afnemende tendens.

Zee-ijs is bevroren zeewater dat drijft op het onderliggende oceaanwater. De omvang het gebied dat met zee-ijs bedekt is, varieert met het seizoen.'s Winters, als de zon onder is en de kou extreem, groeit het zee-ijs aan en bereikt in het noordpoolgebied vervolgens zijn maximale omvang in februari of maart. In de daaropvolgende zomermaanden, met hun lange dagen, smelt het ijs gedeeltelijk weg, om in de tweede helft van september een voor dat kalenderjaar minimale omvang te verkrijgen.
Het meeste zee-ijs van het noordelijk halfrond drijft op de Noordelijke IJszee, de kleinste en ondiepste van de vier oceanen. Doordat deze omringd is door land, kan het ijs niet zo makkelijk wegdrijven naar zuidelijker breedtes om daar geleidelijk weg te smelten. In de winter vormt zich ook zee-ijs in gebieden buiten de Noordelijke IJszee, zoals de Groenlandzee, de Labradorzee, de Beringzee, de Hudsonbaai, de Baffinbaai en de Zee van Ochotsk.

1. Satellietbeeld van de Noordelijke IJszee (Arctic Ocean) en het aangrenzende land van Groenland (Greenland), Canada en Rusland (bovenin het beeld). Het zichtbaarlichtbeeld in natuurlijke kleuren dateert van 29 mei 2009. IJs en bewolking zijn wit, open water is donker. Het ijs in de Barentszee (tussen Rusland, Nova Zembla (Nova Zemlya) en Spitsbergen) begint in stukken te breken. Ook zit er al water in de Baffinbaai ten westen van Groenland en in de Beaufortzee uit de kust van Canada en Alaska. Instrument: MODIS. Satelliet: Terra. Bron: National Snow and Ice Data Center (NSIDC) en NASA/GSFC MODIS Rapid Response Team.

2. IJs reflecteert 80 procent van het erop invallende zonlicht. Oceaanwater weerkaatst slechts 10 procent; de overige 90 procent neemt het op, waarbij het geleidelijk opwarmt. Als het zee-ijs smelt en er meer open water komt (zet de muis op het beeld), wordt meer warmte geabsorbeerd en gaat de temperatuur van het zeewater en van de lucht omhoog. Daardoor smelt er weer meer ijs, komt er meer open water en lopen de temperaturen verder op.

3. (muis naast beeld) Zomerminimum van het zee-ijs in het Noordpoolgebied, September 2008. De figuur is gebaseerd op waarnemingen van de Special Sensor Microwave Imager/Sounder (SSMIS) op de Amerikaanse militaire satelliet DMSP-F17. De magenta kromme geeft de mediaan van de ijsrand tijdens het zomerminimum voor de periode 1979-2000. Bron: NSIDC.
5. (muis op beeld) Omvang van het zee-ijs tijdens het wintermaximum van maart 2009. De magenta kromme geeft de mediaan van de ijsrand in maart voor de periode 1979-2000. Instrument: SSMIS. Satelliet: DMSP-F17. Bron: NSIDC.

Airconditioning
Het zee-ijs houdt de poolstreken koel, wat een matigend effect heeft op het wereldklimaat; het is de airconditioning van de aarde. IJs is helder, zodat het tachtig procent van het erop invallende zonlicht terugkaatst naar de wereldruimte. Als het ijs is gesmolten, neemt donker zeewater zijn plaats aan het oceaanoppervlak in. Dan wordt er nog maar tien procent van de invallende zonnestraling gereflecteerd. Het oceaanwater absorbeert de overige negentig procent. Daarbij warmt niet alleen het water op; ook de luchttemperatuur gaat omhoog, zodat er weer meer ijs smelt. Het smelten van het zee-ijs heeft geen gevolgen voor de hoogte van de zeespiegel.

Jaarlijkse gang van de omvang van het zee-ijs in het noordpoolgebied. De omvang van het zee-ijs lag in 2007 en 2008 duidelijk onder het gemiddelde van de periode 1979-2000.
4. Mozaïek van radarbeelden van een deel van het noordpoolgebied, midden augustus 2008, dus kort voor het zee-ijsminimum van vorig jaar. De stroken waaruit het beeld is opgebouwd, zijn in de afbeelding terug te vinden. De dekking rond de noordpool is onvoldoende, zodat daar geen waarnemingen beschikbaar zijn (grijze cirkel). IJs is blauw weergegeven; open water is donker, land is lichter van tint. De oranje lijn geeft de route door de zogeheten noordwestpassage, van de Labradorzee langs Canada en Alaska naar de Beringstraat; de route is vrijwel ijsvrij. De oranje stippellijn geeft een alternatieve route, de zogenoemde Amundsen noordwestpassage, die op dat tijdstip al bijna een maand geheel ijsvrij was. Instrument: Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR). Satelliet: Envisat. Bron: ESA.

Satellietwaarnemingen
Sinds 1979 leveren satellieten meetgegevens die een onafgebroken en samenhangend beeld geven van de hoeveelheid zee-ijs in het Noordpoolgebied. Eerder was men aangewezen op poolexpedities, een dure, tijdrovende en gevaarlijke onderneming. De meeste oudere waarnemingen komen uit Rusland, dat vanaf 1928 bases inrichtte in het Russische deel van het Noordpoolgebied. Daarvoor waren er eind negentiende eeuw waarnemingen van walvisvaarders.
De jaarlijkse cyclus van aangroei in het winterhalfjaar en afsmelten in het zomerhalfjaar is in satellietwaarnemingen goed terug te vinden. Verscheidene satellieten zijn uitgerust met instrumenten waarvan de meetgegevens een rol spelen bij het monitoren van het zee-ijs. In het eerste kaartje zijn dergelijke metingen in beeld gebracht voor het meest recente zee-ijsminimum, dus dat van september 2008. Als referentie wordt gewoonlijk de periode 1979-2000 gebruikt. Van de in die periode waargenomen begrenzingen van het zee-ijs tijdens het zomerminimum ligt de helft aan de binnenzijde en de andere helft aan de buitenzijde van de magenta kromme, die de zogeheten mediaan aangeeft. De omvang van het zee-ijs bedroeg tijdens het minimum van 2008 4,7 miljoen vierkante kilometer; alleen in 2007 was er na de zomer nog minder zee-ijs overgebleven. In beide jaren was de noordwestpassage, van de Labradorzee ten noorden van Canada en Alaska langs richting Beringstraat, open.
De afgelopen winter is het zee-ijs weer aangegroeid en bereikte het uiteindelijk een omvang van 15,2 miljoen vierkante kilometer (zie tweede kaartje). Dat was meer dan tijdens het diepterecord van enkele jaren geleden, maar nog steeds minder dan wat normaal was in de periode 1979-2000. Na slechts vier winters was er minder ijs; de zes laagste waarden van de omvang van het zee-ijs traden alle op in de laatste zes jaar (2004 tot en met 2009).

Leeftijd van het ijs
Om een inschatting te maken van de kwetsbaarheid van het zee-ijs gedurende de zomerperiode, is informatie over de omvang van de ijsbedekking niet voldoende. Ook de leeftijd en de daarmee samenhangende dikte van het ijs zijn van belang. Vooral ijs dat de vorige winter nieuw is ontstaan, loopt een groot risico gedurende de lopende zomer weer te zijn verdwenen. IJs dat meer dan twee jaar oud is, komt de zomer doorgaans wél ongeschonden door.
Dunner ijs heeft minder energie nodig om te smelten. Ook breekt het sneller, waarbij er meer stukken open water komen. Gebieden die ijsvrij zijn, nemen, zoals eerder reeds aangegeven, meer zonnewarmte op dan gebieden waar ijs aanwezig is, wat verder smelten van ijs bevordert.
Satellietgegevens bieden aanknopingspunten om het onderscheid tussen ouder en jonger oftewel dikker en dunner ijs te maken. Op radarbeelden van het noordpoolgebied ziet jonger ijs met meer ingesloten zeewater er anders uit dan ouder ijs, dat meer luchtbelletjes bevat. Daarnaast kunnen radarhoogtemetingen vanuit de ruimte gebruikt worden om een inschatting te maken van de dikte van het ijs. De satellietmetingen worden aangevuld met gegevens van boeien en van waarnemingsposten of automatische weerstations om het beeld compleet te krijgen.
De uitgangssituatie was dit jaar in dit opzicht ongunstig. Van het na de winter aanwezige zee-ijs was slechts tien procent ouder dan twee jaar (donkerrood in oranje-rode figuur 6, rechtsboven), een diepterecord. Ter vergelijking geeft het naastliggende kaartje de normale situatie voor de periode 1979-2000 met ongeveer dertig procent ouder ijs.


6. De leeftijd van het zee-ijs tijdens het maximum na de winter in februari of maart. Linksboven de 'normale' situatie voor de periode 1979-2000, rechtsboven de situatie in 2009. Het oudere zee-ijs neemt in omvang af; er is relatief veel jong ijs. Het diagram onder de kaartjes geeft het verloop van jaar tot jaar. Het oudere ijs, dat een zomer gemakkelijker overleeft, toont een afnemende trend; het maakt nog geen 10 procent uit van de totale ijsbedekking. Het jonge ijs, dat in de zomerperiode zeer kwetsbaar is, toont een stijgende lijn. Bron: NSIDC en J. Maslanik en C. Fowler, University of Colorado.

7. Afname van het zomermaximum van 1979 tot en met 2008. De neergaande trend bedraagt meer dan 11 procent per 10 jaar. Bron: NSIDC.

8. Omvang van het zee-ijs in het noordpoolgebied in februari voor de periode 1979 tot en met 2009. De afname bedraagt 2,7 procent per decade. Bron: NSIDC.

Trends
Doordat er inmiddels ruim dertig jaar met satellieten is gemeten, zijn er ook trends aan te geven in de omvang van de ijsbedekking en de leeftijdsopbouw van het ijs. De waarnemingen van het zee-ijs tonen een dalende tendens voor elke maand, elk seizoen en elke regio in het noordpoolgebied. Voor het zomerminimum bedraagt de tendens meer dan 11 procent per decade (tijdvak van tien jaar) (figuur 7). De trend voor het zee-ijsmaximum in februari is aanzienlijk kleiner en geeft een afname van bijna 3 procent per decade (figuur 8).
Het roodgetinte diagram onder de kaartjes toont het verloop van de percentages eenjarig, tweejarig en meerjarig ijs in de loop van de tijd. Het 'degelijke' ijs van meer dan twee jaar oud verliest duidelijk terrein aan het veel dunnere en kwetsbaarder eenjarig ijs.
Het aandeel van het tweejarig ijs is de afgelopen winter wat toegenomen. Een deel daarvan zal de zomerwarmte vermoedelijk hebben doorstaan en kan in dat geval in volgende jaren de hoeveelheid ouder ijs weer aanvullen. Het risico blijft echter dat het dan alsnog door de wind wordt weggeblazen of door oceaanstromingen meegevoerd naar gebieden buiten de Noordelijke IJszee.

Kimaatverandering
De opwarming van de aarde als gevolg van klimaatverandering levert een belangrijke bijdrage aan de afname in ijsbedekking en het dunner worden van het zee-ijs in de gebieden rond de Noordpool. Volgens het internationale klimaatpanel IPCC ging de opwarming er de afgelopen honderd jaar twee keer zo snel als gemiddeld over de hele aarde. Wetenschappers zien wat er in het Noordpoolgebied gebeurt als een belangrijke graadmeter voor de klimaatverandering wereldwijd. Met klimaatmodellen proberen ze de toekomst van het zee-ijs te schetsen. De figuur met de wereldbollen geeft een voorbeeld van de resultaten van zo'n modelberekening, in dit geval van het Geophysical Fluid Dynamics Laboratory in Princeton, NJ, USA. De berekeningen beginnen terug in de tijd, zodat kan worden nagegaan hoe het model presteert in de afgelopen eeuw. Als de overeenkomst met wat is opgetreden goed is, wordt het vertrouwen in de voorspellingen groter.
Veel modellen geven aan dat de Noordpool later deze eeuw in de nazomer nagenoeg ijsvrij zal zijn. Over het precieze jaartal doen echter veel uiteenlopende waarden de ronde, die soms overigens lijken te worden ingehaald door de praktijk. Deze laat op dit moment namelijk een snellere afsmelting zien dan de modellen aangeven (figuur 10). Volgende maand (eind september/begin oktober 2009) weten we hoe het zomermaximum van 2009 is uitgevallen en hoe dat past in de eerder waargenomen trends en de computerscenario's voor de toekomst.

9. Concentraties zee-ijs gemiddeld over augustus, september en oktober voor de jaren 1885, 1985 en 2085 volgens berekeningen van het GFDL CM2.1 mondiale klimaatmodel. Het model voorziet een drastische teruggang van de hoeveelheid zee-ijs in die maanden; de afname verloopt in de 21e eeuw sneller dan in de twintigste eeuw. De kleuren variëren van wit (100 procent zee-ijs) tot donkerblauw (ijsvrij). Bron: NOAA GFDL.

10. Afname van het zee-ijsminimum, dat in september optreedt in het noordpoolgebied. De stippellijn geeft het gemiddelde van wat klimaatmodellen aangeven; de blauwe band toont de spreiding in de uitkomsten van verschillende modellen. De waarnemingen zijn rood ingetekend; vooral vanaf 1979, toen de eerste satellietwaarnemingen van de omvang van het zee-ijs in het noordpoolgebied beschikbaar kwamen, is het gedrag van het zee-ijs nauwkeurig te bepalen. Bron UCAR op basis van oderzoeksresultaten van NSIDC en NCAR.