Hoe meet je de zeespiegelstijging?

In de periode van 1900 tot 2010 is de zeespiegel 17 tot 21 centimeter gestegen. Dat is gemiddeld 1,5 tot 1,9 millimeter per jaar. En het gaat steeds sneller. Als je alleen de periode van 1993 tot 2010 bekijkt, ging het zeeniveau jaarlijks 2,8 tot 3,6 millimeter omhoog. Dat schreef het klimaatpanel IPCC in zijn 5e Assessment Rapport in 2013.

Het IPCC baseert zijn conclusies altijd op breed gedragen wetenschappelijk onderzoek. Maar hoe meten wetenschappers de zeespiegelstijging eigenlijk?

Peilstokken

Tot 1992 bepaalde men de zeespiegelstijging met behulp van peilstokken. In de basis is zo’n peilschaal weinig meer dan een meetlat die aan een kademuur is bevestigd, al gebruikt men meestal geavanceerdere apparaten die het waterniveau continu registreren.

“Maar hiermee meet je dus alleen wat het waterpeil doet ten opzichte van die kademuur”, zegt Bert Vermeersen, geofysicus aan het Nederlands Instituut voor Onderzoek aan de Zee (NIOZ) en de TUDelft, en gespecialiseerd in het gedrag van de zeespiegel. “Als de bodem daalt en de muur daardoor omlaag gaat, lijkt het alsof het zeeniveau stijgt, ook als dat helemaal niet het geval is.” Tegenwoordig zijn de plekken die als referentiepunt dienen voor de metingen dan ook voorzien van een GPS-systeem, om hun verticale positie ook onafhankelijk van de zeespiegel te meten.

Een ander nadeel is dat een peilstok het zeeniveau maar op één plek meet. En hoewel je misschien zou denken dat de zeespiegelstijging overal even groot is omdat het water zich over de oceanen verdeelt – net zoals het waterpeil van het zwembadje in de tuin gelijkmatig stijgt als je er een emmer in leegkiept – toch is dit niet zo.

De oceanen bestaan uit heuvels en dalen van water tot wel honderd meter hoog. Het komt door de zwaartekracht die niet overal even sterk is, en door de draaiing van de aarde. Als er extra water bij komt, gaan die heuvels en dalen niet allemaal in gelijke mate omhoog. Op sommige plaatsen zorgen smeltende ijskappen zelfs voor een daling van het zeeniveau, zoals we eerder al schreven op NEMO Kennislink.

“De peilstokken registreren het plaatselijke effect”, zegt Vermeersen. Dat is erg zinvol als je wil weten hoe hoog je dijk moet worden, maar je moet er wel rekening mee houden als je het wereldgemiddelde wil bepalen.

De peilstokgegevens zijn voornamelijk verzameld op plekken waar de zeespiegelstijging wat onder dat gemiddelde zat, bleek vorig jaar uit een vergelijking met satellietgegevens. Het scheelt 0,1 tot 0,2 millimeter per jaar, schreven wetenschappers van de NASA en de Universiteit van Hawaii in het vakblad Geophysical Research Letters.

Satellieten

Sinds 1992 gebruikt men ook satellietwaarnemingen om zeespiegelvariaties te meten. De satellieten meten de afstand tot het wateroppervlak en veranderingen in het zwaartekrachtsveld door de krimp van de ijskappen en de toename van het watervolume. De satelliet biedt een vast referentiepunt, waardoor je nu wél de absolute waarde van de zeespiegelstijging kan meten, legt Vermeersen uit. “Maar ook hierbij moet je de metingen achteraf nog corrigeren.” Als de zeespiegel verandert omdat de zeebodem omhoog komt bijvoorbeeld, zoals in de Canadese Hudsonbaai gebeurt. Dit gebied is nog altijd aan het terugveren van het gewicht van de ijskap die er ooit bovenop lag.

Berekeningen

De peilstokmetingen zijn dus afhankelijk van waar je meet, en de satellietmetingen-reeks loopt pas 25 jaar. “Maar als je dat in je achterhoofd houdt, en waar mogelijk voor verstorende effecten corrigeert, zijn het toch zeer zinvolle metingen”, zegt Vermeersen. De stelling dat er inderdaad sprake is van een versnelling van de zeespiegelstijging durft hij op grond van de meetgegevens wel aan – net als de meeste van zijn collega’s.

Dat de wetenschappers zo zeker zijn van hun zaak, is omdat de meetresultaten sterk overeenkomen met de zeespiegelstijging die de berekeningen voorspellen. De belangrijkste oorzaken van de toename van het zeewatervolume zijn de uitzetting van het oceaanwater door de stijging van de temperatuur, smeltende gletsjers, smeltend ijs op Groenland en Antarctica, en grondwater dat vanaf het land in zee terecht is gekomen.
Van al deze factoren bestaan goede schattingen, en de som daarvan klopt netjes met de metingen aan het zeeniveau.