Een jaar lang in het zee-ijs

Nieuws

Een jaar lang in het zee-ijs

Gepubliceerd op
5 september 2019

Om meer te weten te komen over het Arctische systeem en klimaatverandering zal de Duitse ijsbreker Polarstern zich een jaar lang laten 'invriezen' in het Noordpoolgebied. Vanuit Wageningen University & Research (WUR) doen onderzoekers mee met deze unieke expeditie in twee projecten. Het ene Wageningse onderzoek richt zich op de Arctische kabeljauw, en het andere op de uitwisseling van klimaat-actieve gassen tussen oceaan, ijs en atmosfeer.

In september 2019 begint de MOSAiC expeditie. Dit staat voor Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate. Midden op de Arctische Oceaan zal de Duitse ijsbreker Polarstern zich vastzetten aan een ijsschots om vervolgens een jaar lang mee te drijven. De ijsschotsen rondom de Polarstern zullen dienen als een openluchtlaboratorium, waar meteorologen, biologen, oceanografen, natuurkundigen en scheikundigen uit zeventien verschillende landen een jaar lang onderzoek zullen doen naar de oceaan, het zee-ijs en de atmosfeer in het noordpoolgebied. Met dit onderzoek wil men meer te weten komen over de gevolgen van klimaatverandering voor de atmosfeer en het ecosysteem, bijvoorbeeld door het verlies van zee-ijs. Ook zal het bijdragen aan het verbeteren van weer- en klimaatvoorspellingen.

Enorme logistieke onderneming

De Polarstern zal als drijvend lab, maar ook als hotel, door het jaar heen bevoorraad worden door Russische, Zweedse en Chinese ijsbrekers, die er ook voor zullen zorgen dat bemanningsleden en onderzoekers elke twee maanden kunnen worden afgewisseld. Aanvullende metingen worden gedaan met behulp van onderzoeksvliegtuigen en drones. Deze enorme logistieke onderneming zal zorgen voor unieke gegevens die nodig zijn voor een beter begrip van het Arctische systeem, en om de gevolgen van klimaatverandering te kunnen voorspellen. De kennis van de Arctische oceaan en atmosfeer is vooral buiten de zomermaanden erg beperkt. Dat het onderzoek het hele jaar door wordt uitgevoerd, betekent dat sommige bemanningsleden en onderzoekers in het donker en in extreme kou moeten werken. Doordat de meeste deelnemende onderzoekers twee maanden aan boord zitten, maar wel graag over het hele jaar gegevens willen verzamelen, en door de enorme logistieke uitdaging, is samenwerking de kern van het MOSAiC project.

Experimenteel ontwerp van MOSAiC
Experimenteel ontwerp van MOSAiC

Deelname van Nederlandse onderzoekers

Een financiële bijdrage van de Nederlandse Wetenschappelijke Organisatie (NWO) maakt het voor Nederlandse onderzoekers mogelijk om mee te doen aan de MOSAiC expeditie. Met drie projecten kunnen deze onderzoekers bijdragen aan het vergroten van de kennis van de Arctische oceaan. Twee van de projecten worden uitgevoerd door onderzoekers van Wageningen University & Research. In het project van marien bioloog Fokje Schaafsma ligt de focus op de biologie van Arctische kabeljauw, die wordt gezien als sleutelsoort van de Arctische voedselketen. Atmosferisch onderzoeker Laurens Ganzeveld richt zich op de uitwisseling van zogenoemde klimaat-actieve gassen tussen oceaan, ijs en atmosfeer om meer te weten te komen over de langetermijngevolgen van klimaatverandering op het wereldwijde klimaat. Beide projecten kunnen gerelateerd worden aan het derde project over zwavel- en koolstofcycli, uitgevoerd door de Rijksuniversiteit Groningen.

Onderzoek naar Arctische kabeljauw 

Jonge individuen van Arctische kabeljauw (Boreogadus saida) zijn in eerder onderzoek - ook uitgevoerd door WUR in samenwerking met collega's van het Duitse Alfred Wegener Instituut - dicht onder het ijs gevonden. Hieruit bleek dat kleine dieren, in en onder het zee-ijs, een belangrijke voedselbron vormen voor jonge Arctische kabeljauw. Daarnaast lijken de jonge kabeljauwen ook mee te drijven met het zee-ijs, en het te gebruiken als transportmiddel om vanaf hun ondiepe geboorteplaats dichtbij land naar de centrale Arctische Oceaan te komen. In dit nieuwe project proberen onderzoekers meer te weten te komen over het gebruik van zee-ijs als voedselbron en transportmiddel, de verspreiding van deze vissoort en het verschil tussen de seizoenen. Hierbij wordt nauw samengewerkt met andere onderzoekers uit de verschillende landen.

Meer inzicht krijgen in de uitwisseling van klimaat-actieve gassen tussen oceaan, zee-ijs en atmosfeer

Met de al waargenomen maar ook verwachte afname in de zee-ijsbedekking van de Arctische oceaan zal ook de uitwisseling van kooldioxide, methaan, ozon en dimethylsulfide tussen de Arctische oceaan en de atmosfeer veranderen. Kooldioxide en methaan zijn algemeen bekend als broeikasgassen terwijl de chemische verbindingen ozon en dimethylsulfide ook het klimaat beïnvloeden. Vandaar de term klimaat-actieve gassen. De uitwisseling van deze stoffen tussen de oceaan, het zee-ijs en de atmosfeer hangt af van vele parameters zoals planktonactiviteit, dat dimethylsulfide produceert maar juist kooldioxide opneemt, maar ook van de meteorologische en chemische processen. De uitwisseling van de gassen en onderliggende processen zullen zoveel mogelijk gemeten, maar ook met modellen berekend worden. Dat laatste zal vooral worden gedaan in het door NWO gefinancierde project in Wageningen terwijl de metingen worden gedaan in door de US Science Foundation gefinancierde projecten; een mooi voorbeeld van de verdere samenwerking van MOSAiC's internationale partners.

Smeltend zee-ijs

Dat het zee-ijs van de Arctische Oceaan aan het smelten is, is duidelijk geworden in de laatste decennia. In de zomermaanden smelt er steeds meer ijs weg zodat het oppervlakte open water aan het eind van het seizoen steeds groter wordt. Ook wordt het gedeelte van de Arctische oceaan dat het hele jaar door bedekt is met zee-ijs steeds kleiner. Er wordt voorspeld dat het noordpoolgebied binnen enkele decennia volledig ijsvrij zal zijn in de zomer. Dit heeft vergaande gevolgen voor het klimaat op de noordpool en de rest van de aarde.

Zee-ijs heeft een sterke invloed op de uitwisseling van warmte en gassen tussen de atmosfeer en het oceaanwater. Maar ook het leven in het Arctisch gebied, dat zich heeft aangepast aan extreme omstandigheden en sterke verschillen in leefomgeving tijdens de verschillende seizoenen, zal hierdoor beïnvloed worden. Doordat er echter nog relatief weinig over klimaatprocessen en het leven in de centrale Arctische oceaan bekend is, met name in de maanden buiten de zomer, is het belangrijk om meer informatie te verzamelen.

Eerdere expeditie

Een dergelijk drift experiment is voor het laatst 125 jaar geleden ondernomen met de zeilboot Fram, onder leiding van de Noor Fridjof Nansen. Nansen's doel was om de Noordpool te bereiken door het schip in het ijs te laten vastlopen, en het daarna met het ijs mee te laten drijven. De speciale bouw van de Fram zorgde ervoor dat het niet door het ijs kapot gedrukt zou worden.

Het schip dreef vanaf de Nieuw-Siberische Eilanden de centrale Arctische Oceaan op, maar bereikte de geografische noordpool niet. Uiteindelijk kwam ze uit in het noorden van de Atlantische Oceaan. Tijdens de drift werd wetenschappelijk onderzoek gedaan, en werden veel nieuwe biologische, meteorologische en oceanografische gegevens verzameld, bijvoorbeeld over de diepte van de oceaan en over waterlagen met verschillende temperatuur en zoutgehalte.