10 dingen die je nog niet wist over ijs

IJs is water in vaste vorm, maar het is ook belangrijk voor onze planeet. Klimatologen Anne Britt Sandø en Vidar Lien van het Noorse Instituut voor Marien Onderzoek onthullen enkele geheimen van het ijs

Waarom is er ijs op aarde? "Omdat de temperatuur onder nul graden Celsius zakt, ook een reden dat er geen ijs is op Mercurius en Venus," zegt Lien. "En omdat we water hebben," voegt Sandø toe. "Er zijn planeten en manen met droogijs, bevroren koolstofdioxide, en op Triton, de grootste maan in het planetenstelsel van Neptunus, bevriest stikstof door temperaturen ver onder de min 200 graden Celsius. We hebben water in vaste, vloeibare en gasvormige vorm," zegt Lien.

Er zijn twee soorten ijs op aarde: het landijs bestaat uit zoet water, het zee-ijs uit zout water. In het zee-ijs is het zout samengeperst tot zakken met een zeer hoog zoutgehalte. Op een gegeven moment beginnen deze zakken te smelten en vormt de pekel kleine kanaaltjes in het ijs voordat het uiteindelijk uit het ijs stroomt. Hierdoor wordt het zee-ijs steeds verser. Nieuw zee-ijs kan een zoutgehalte hebben van meer dan twee procent zout, terwijl dat in zeewater meestal 3-3,5 procent is. "Het zoutgehalte van het oude zee-ijs is minder dan één procent," zegt Lien.

Het zout zorgt ervoor dat zeewater zich anders gedraagt dan zoet water. "Als vuistregel geldt dat zeewater meestal bevriest bij ongeveer min 1,8 graden Celsius, terwijl de meeste mensen weten dat zoet water bevriest bij nul graden," zegt Sandø. Op Antarctica bevindt het zeewater zich echter bij min 2,2 graden onder het pakijs, dat wil zeggen het deel van het ijs dat in zee uitsteekt. "Waar het ijs de zee bereikt, bevindt het zeewater zich honderden meters onder de zeespiegel tussen het ijs en de zeebodem, en de druk bevriest pas als het kouder is dan min twee graden Celsius," zegt Lien. Een ander verschil tussen zoet water en zeewater is het gewicht. Of beter gezegd, hoe de temperatuur het gewicht beïnvloedt. "Terwijl zoet water het zwaarst is bij plus vier graden Celsius, wordt zeewater steeds zwaarder naarmate het dichter bij het vriespunt komt, dus terwijl de temperatuur in een meer vier graden op de grond kan zijn en nul graden aan de oppervlakte, bevindt het koudste zeewater op aarde zich op zeebodemniveau," zegt Lien.

Ruwweg tien procent van het landoppervlak en ongeveer zeven procent van de wereldzeeën zijn bedekt met ijs, zeggen klimaatwetenschappers. Het is niet verrassend dat Antarctica en het Noordpoolgebied de meest ijsrijke locaties zijn, maar ze zijn niet alleen geografisch gezien tegenpolen. "Antarctica is een groot continent omringd door de zee, terwijl Arctica een grote oceaan is omringd door continenten," zegt Lien. Dit betekent dat het meest zuidelijke continent ter wereld een enorme hoeveelheid ijs op het land en zeeijs in de winter heeft. "Het zee-ijs verspreidt zich vanaf de kust en bedekt uiteindelijk uitgestrekte gebieden, meer dan tien miljoen vierkante kilometer ijs bevriest in de winter en smelt in de zomer," zegt Lien. In het Noordpoolgebied overleeft het zee-ijs vaak de zomer en wordt het meerdere jaren oud voordat het smelt. "Maar dit eeuwigdurende ijs, zoals wij het noemen, wordt steeds jonger en het wordt steeds dunner en er smelt steeds meer van," zegt Sandø.

Het meest zuidelijke continent op aarde heeft een extra laag "isolatie" die het koud houdt. "Antarctica heeft oceaanstromingen en winden die rond het continent draaien, wat betekent dat het behoorlijk geïsoleerd is, waardoor het koud blijft," zegt Lien. Dit is een van de redenen waarom het oudste ijs op Antarctica te vinden is. Hier ligt ook het dikste, langzaamst bewegende ijs. "Het ijs aan de voet van de Antarctische ijskap is ongeveer een miljoen jaar oud, met een oudste ijskern van 800.000 jaar oud, terwijl het oudste ijs in Groenland ongeveer 100.000 jaar oud is," zegt Lien.

Wat gletsjers en ijskappen doet groeien is sneeuw. Maar Antarctica is erg droog, met weinig sneeuw. "Er komt dus niet veel bij aan de bovenkant van de ijskap, terwijl Groenland meer sneeuw krijgt," zegt Lien. Klimaatwetenschappers gebruiken de diepe ijskappen van Antarctica en Groenland om het klimaat uit het verleden te begrijpen. Door diep te boren kunnen ze bij ijs komen dat honderden, duizenden en miljoenen jaren geleden als sneeuw is gevallen. Door dit ijs te analyseren kunnen wetenschappers leren hoe het klimaat was en hoe het is veranderd.

In de loop van de geschiedenis van de aarde waren er grote verschillen in het klimaat - en in de hoeveelheid ijs. "Een paar honderd miljoen jaar geleden was er de zogenaamde 'Sneeuwbalaarde' toen de hele planeet bedekt was met ijs, dus toen was het koud," zegt Lien. De planeet kende ook een aantal ijsvrije tijden. "In deze tijden was het zo heet dat de ijskappen smolten, want Antarctica was niet altijd waar het nu is," legt hij uit. Antarctica lag vroeger verder naar het noorden. "In deze tijden was het zo warm dat het zeewater niet kon bevriezen aan de polen," zegt Lien.

Het ijs heeft een grote invloed op ons klimaat, leggen de twee wetenschappers uit. "Smeltend ijs vormt het zware water dat deel uitmaakt van de motor die 's werelds grootste oceaanstromingen aandrijft," zegt Lien. Zeewater, dat zouter en kouder is, is ook zwaarder. Als koud, zout water uit zee-ijs in het Noordpoolgebied wordt geperst, zinkt het naar de grond. Bovendien koelt het zoute water van de Golfstroom af wanneer het het Noordpoolgebied bereikt. Hierdoor zinkt zowel het water van de Golfstroom als het gesmolten ijs naar de bodem van de oceaan en keert het terug naar de Atlantische Oceaan. Dit wordt thermohaliene circulatie (transportband van de oceaan) genoemd.

Ook ijs speelt een belangrijke rol in het klimaat, omdat het zonlicht kan reflecteren. "Als ik een zwart T-shirt draag, absorbeert het al het zonlicht en wordt het ongelooflijk heet en oncomfortabel op een warme zomerdag," zegt Lien. Een wit T-shirt of wit ijs daarentegen reflecteert de meeste warmte. IJs reflecteert 90 procent van het zonlicht, terwijl de zee slechts tien procent reflecteert. "Dat betekent dat de oceanen in de zomer veel meer opwarmen als het ijs verdwijnt," zegt Sandø. In de winter werkt het ijs als een isolerende laag, zodat de oceanen niet zoveel warmte verliezen. In het noordpoolgebied kan het warmteverlies zonder ijs bij temperaturen van min 30 en bij stormachtig weer enorm zijn.

In discussies over de opwarming van de aarde wordt vaak gezegd dat de zeespiegel zeven meter zal stijgen als het ijs op Groenland smelt. Deze zeespiegelstijging zal echter niet gelijkmatig over de wereld worden verdeeld. Ironisch genoeg zal het smelten van de Groenlandse ijskap leiden tot een verdere stijging van de zeespiegel op het zuidelijk halfrond. "Dat komt omdat het ijs zwaartekracht uitoefent op water, net zoals de maan water aantrekt," zegt Sandø. Alle massa's oefenen zwaartekracht uit, maar de Groenlandse ijskap is zo groot dat hij een merkbare bijdrage levert. Het trekt zeewater naar de Noord-Atlantische Oceaan en Groenland. Als het ijs op Groenland verdwijnt, verdwijnt deze aantrekkingskracht. "Dus als het ijs op Groenland verdwijnt, wordt het water op het noordelijk halfrond minder sterk naar Groenland getrokken dan nu het geval is." In principe wordt het smeltwater aangetrokken door de andere grote zwaartekracht die het ijs op Antarctica uitoefent, mits het niet gesmolten is, "zegt Sandø. "Het ijs in Groenland zal er duizenden jaren over doen om in het huidige tempo te smelten, en op Antarctica zal het nog langer duren voordat het ijs daar gesmolten is," zegt Lien.

Meer info: https://www.hi.no.