De realiteit is spannender dan Game of Thrones!’ Op een heldere voorjaarsochtend luisteren veertien jongeren in opperste concentratie naar het verhaal van Anders Svensson, geofysicus en als assistent professor verbonden aan de Ice and Climate Group van het Niels Bohr Instituut in Kopenhagen. Svensson, geruite blouse met korte mouwen, grijzend ringbaardje en een open, vriendelijk gezicht, houdt een presentatie over ijskernen en klimaatonderzoek op de ijskap in Groenland. De jongeren, in opleiding tot leraar op een middelbare school, hangen aan zijn lippen.
Elk jaar in mei trekt een groep wetenschappers van EastGRIP (East Greenland Ice-core Project), een internationaal consortium, voor een paar maanden naar de ijskap van Groenland voor veldonderzoek. De Ice and Climate Group, onderdeel van de Universiteit van Kopenhagen, speelt hierbij niet alleen een belangrijke wetenschappelijke rol, maar is ook verantwoordelijk voor de logistiek van het veldonderzoek en de opslag van de ijskernen.
We weten dat het ijs aan het smelten is, we weten dat de zeespiegel stijgt. Deze informatie komt uit geavanceerde computermodellen die gebaseerd zijn op waarnemingen die klimaatwetenschappers wereldwijd doen, in dit geval in de ijskernen van Groenland.
Drillers, vaak ingenieurs met een wetenschappelijke achtergrond, boren in de ijskap lange cilinders ijs, zogenoemde ijskernen. Een grote appelboor haalt ijscilinders met een diameter van tien centimeter stukje voor stukje naar boven, totdat de boor de bodem bereikt. Daarna worden die stukken achter elkaar gelegd en de ijskern laat zich aflezen als een bevroren geschiedenisboek dat duizenden jaren teruggaat in de tijd. Vorig seizoen is de groep geëindigd op 1767,57 meter. Deze diepte correleert met 32.000 jaar geleden, in het midden van de laatste ijstijd. Dit seizoen hopen de wetenschappers nog dieper te komen.
De ideale boorplek is in het midden van de ijskap, ver weg van de bewoonde wereld, en niet aan de kust. ‘Aan de kust zijn meer onregelmatige aardlagen, waardoor verschillende ijslagen door elkaar heen gaan lopen. In het midden van de ijskap vloeit het ijs recht naar beneden, waardoor de ijslagen beter van elkaar zijn te onderscheiden’, legt Svensson uit. Hoe dieper je komt, hoe meer de lagen worden samengeperst. De onderste lagen zijn dan ook zó dun dat je ze nog maar nauwelijks uit elkaar kunt houden. Om een zo goed mogelijk beeld te krijgen van de ijslagen vindt het boren naar kernen daarom plaats op de meest verlaten plek denkbaar: midden op de Groenlandse ijskap, een witte vlakte die zo massief is dat ze haar eigen weer creëert.
Op een slide van Svensson is het kamp van vorig jaar te zien. Een paar koepelvormige gebouwen staan op een flinke afstand van elkaar. ‘Dit is iets wat we hebben geleerd. Er valt elke winter zo veel sneeuw dat de gebouwen eronder bezwijken. Als we de gebouwen verder uit elkaar zetten, hebben we daar minder last van.’ Sowieso moeten de koepels elk jaar weer worden opgegraven uit de sneeuw. Ook gedurende het veldwerk in de zomer is sneeuw scheppen onderdeel van de dagelijkse routine. ‘Gelukkig hebben we veel studenten’, zegt Svensson droog.
Slechts één keer in de drie weken verschijnt de Hercules, een propellervliegtuig met ski’s aan het landingsgestel. Het vliegtuig is van de National Science Foundation, maar wordt gevlogen door de National Guard van de Amerikaanse luchtmacht en brengt eens per drie weken wetenschappers en materieel heen en weer. In de tussentijd moeten wetenschappers en studenten het met elkaar uit zien te houden.
In 2016 werd het team van EastGRIP opgeschrikt door een ijsbeer bij het kamp en ook in 2018 kwam een ijsbeer af op de voedselvoorraden. ‘Het is heel vreemd’, zegt Svensson. ‘In de 25 jaar dat ik hier werk, heb ik nooit ijsberen gezien op de ijskap. Die hebben daar niets te zoeken. Ze blijven normaal gesproken bij de kust, want daar is hun voedsel: zeehonden.’ De beren moesten helaas worden afgeschoten. ‘Ze komen op ons kamp af en er is in de verste verte geen ander voedsel voor ze. Dus het heeft geen zin om ze weg te jagen, want dan komen ze geheid weer terug. En ze zijn levensgevaarlijk.’
De wetenschapper kan er niet wakker van liggen. Er zijn in Groenland ‘genoeg beren’ en het onderzoek is ‘onvoorstelbaar belangrijk’. ‘We moeten onze klimaatmodellen kunnen testen en daarvoor moeten we de geschiedenis van het klimaat aflezen uit het ijs.’
De ijslagen in de kernen verschaffen namelijk een schat aan informatie over het verre verleden. ‘Wat ijskernen zo bijzonder maakt, is dat de data heel zuiver zijn’, zegt Svensson. In de bodem van een rivier of in een aardlaag leven bijvoorbeeld ook organismen en is er veel beweging, waardoor de lagen schuiven en veel verschillende beelden geven. Maar hier gaat het puur om de jaarlijkse sneeuw. Er zijn geen bomen, geen planten, geen dieren.
In de kernen zijn de jaarlijkse lagen samengeperste sneeuw terug te zien, zoals de ringen van een boom of de bodemlagen in de aarde. Op die manier kan het ijs worden gedateerd. Ook leveren de ijskernen van EastGRIP bijvoorbeeld zeer nauwkeurige metingen op van de loodvervuiling in het arctische ijs over de periode 1100 voor Christus tot 800 na Christus. Loodemissies bleken te stijgen tijdens de Phoenicische expansie, versterkten zich verder tijdens het mijnen van zilver op het Iberische schiereiland en bereikten een maximum gedurende het Romeinse rijk. In die tijd fluctueerden de emissies duidelijk synchroon met oorlogen en politieke instabiliteit. Loodemissies zakten tot een dieptepunt tijdens twee grote ziekteplagen in de tweede en de derde eeuw.
‘Er was al eerder dergelijk onderzoek gedaan, maar de data van onze ijskernen hebben geleid tot een zeer verhelderende paper over dit onderwerp’, vertelt Svensson. Het is een interessante en belangrijke aanvulling op het werk van archeologen en historici, maar belangrijker is misschien nog wel wat de ijskernen vertellen over het klimaat van lang geleden en daarmee wellicht ook over de toekomst.
In de kernen zijn duidelijk de jaarlijkse verschillen tussen zomer en winter te zien. Door terug te rekenen weten de onderzoekers welk stuk ijs een bepaald jaar vertegenwoordigt. Vervolgens bepalen ze de temperatuur van de neerslag in dat jaar, door te kijken naar de watermoleculen in het plakje ijs. Watermoleculen bestaan uit waterstof en zuurstof. De zuurstofatomen in water komen voor in verschillende varianten, isotopen genaamd. Isotopen zijn dezelfde atomen, maar doordat ze een verschillend aantal neutronen hebben, verschillen ze in massa. De ene variant van het molecuul is dus net wat zwaarder dan de andere.
Hoe warmer het wordt, hoe meer zware isotopen van het zuurstofatoom je zult vinden. Hoe kouder, hoe meer lichte isotopen. Door nu telkens in het plakje ijs de verhouding van de zware en de lichte isotopen te berekenen, krijg je een maat voor de temperatuur van de neerslag in dat specifieke jaar. En doordat je dat voor elk jaar doet krijg je uiteindelijk nauwkeurige temperatuurgegevens van jaren achter elkaar. De kernen in Groenland gaan tot 130.000 jaar terug, die op Antarctica zelfs tot meer dan een miljoen jaar.
Naast het berekenen van de temperaturen worden concentraties van broeikasgassen als CO2, maar ook bijvoorbeeld methaan, in de ijskernen gemeten. Op die manier zijn de inmiddels bekende, onheilspellend omhoogschietende grafieken tot stand gekomen die tonen hoe de concentratie CO2 gelijk opgaat met de opwarming van de aarde.
Bovendien laten de ijskernen haarfijn zien in welke jaren er grote vulkanische uitbarstingen zijn geweest. Na zo’n uitbarsting is telkens een duidelijke daling van de temperatuur te zien. De as van de vulkaan verspreidt zich namelijk in de atmosfeer en blokkeert de zon, met afkoeling van de aarde tot gevolg. Denk aan de uitbarsting van de Eyjafjallajökull-vulkaan in IJsland die in 2010 het trans-Atlantisch vliegverkeer wekenlang ontregelde. In de grafieken is overigens te zien hoe onbeduidend deze uitbarsting was in vergelijking met andere vulkanen. Daverende uitbarstingen van vulkanen met onheilspellende namen als Katla en Tambora.
De afkoeling die gepaard gaat met vulkanische uitbarstingen vormt tevens de basis voor controversieel onderzoek naar het in de atmosfeer pompen van aerosolen, een vorm van geo-engineering die het effect van een grote vulkaanuitbarsting simuleert en waarvan de gevolgen nauwelijks zijn te overzien. Svensson ziet de laatste tijd dat op wetenschappelijke conferenties geo-engineering steeds serieuzer wordt genomen. ‘We stevenen nu toch wel af op drie graden opwarming, lijkt het, en dat is een groot probleem. Het managen van zonnestraling via aerosolen is een belangrijke poot van geo-engineering, maar ook CO2-opslag wordt uitgebreid en serieus onderzocht.’
Het boren naar ijskernen begon in de jaren zestig in onderzoeksstation Camp Century, 204 kilometer landinwaarts vanaf Thule aan de westkust van Groenland. Het werd gebouwd als een Amerikaans militair station met een uitgebreid stelsel van ondergrondse tunnels. Een soort minidorp, inclusief kapper, ziekenhuis en fitnesscentrum, bestemd voor een uitsluitend mannelijke, militaire bevolking. De officiële doelen van Camp Century waren het verbeteren van de Amerikaanse defensie in het Arctisch gebied en het doen van onderzoek naar het strenge klimaat door het boren in de ijskap van Groenland. Het Amerikaanse leger maakte er zelfs een soort heldenfilm over, waarin de militairen, wetenschappers en ingenieurs worden vergeleken met de pioniers van het wilde westen.
In de jaren negentig vroeg de Deense regering echter de documenten met betrekking tot Camp Century op, documenten die eerder geheim en ontoegankelijk waren geweest. De Denen kwamen erachter dat de operatie van de Amerikanen een veel breder doel had gehad, zonder dat zij hier weet van hadden. Onder de codenaam Iceworm was een plan in werking gezet dat er uiteindelijk toe moest leiden dat Groenland het centrum zou worden van de Amerikaanse nucleaire strategie. De werkzaamheden in Camp Century waren in feite het voorwerk waarmee uiteindelijk zeshonderd nucleaire raketten in ondergrondse tunnels zouden worden ondergebracht. Al snel ontdekten de Amerikanen dat ijs niet stilstaat maar voortdurend in beweging is. En dat het vrijwel onmogelijk is om een solide structuur onder het ijs te bouwen, inclusief treinrails waarop je in de tunnels de nucleaire raketten zou moeten vervoeren.
‘IJs is een vaste stof, maar wel een warme vaste stof’, licht Svensson toe. ‘Bij nul graden smelt ijs al, terwijl andere vaste stoffen, zoals metalen, pas bij veel hogere temperaturen smelten. IJs is dus zacht en dat zorgt ervoor dat het kan stromen en dus beweegt.’
Later volgden een Amerikaans en een Europees ijskernenonderzoek, op relatief kleine afstand van elkaar. ‘Dat lijkt vreemd en inefficiënt’, zegt Svensson, ‘twee veldonderzoeken naast elkaar, maar het bleek uiteindelijk erg handig, omdat we resultaten van die twee onderzoeken met elkaar konden vergelijken en daarmee veel sneller uitkomsten konden valideren.’
Steeds meer landen willen ijskernen boren. Het lijkt een nieuw statussymbool. ‘Alsof elk zichzelf respecterend land, elk land dat ertoe doet, een eigen ijskern moet hebben’, zegt Svensson. Alle grootmachten – Amerika, Rusland, Japan, Australië en Europa – hebben ijskernen. Niet iedereen heeft een kern uit Groenland, maar iedereen heeft ten minste een kern uit Antarctica. China is op dit moment zijn eerste diepe ijskern (een tot aan de bodem) aan het boren in Antarctica. Zuid-Korea en India zijn daar ook actief, en het vermoeden is dat zij ook een eigen ijskern willen hebben.
Het past in het bredere beeld van de grootmachten die wetenschappelijk onderzoek willen doen naar ijskernen, maar die zeker ook om geopolitieke redenen belang hechten aan hun aanwezigheid in het Arctische gebied en Antarctica. Veel van het onderzoek wordt gefinancierd door overheden, maar ook door grote bedrijven. Zo wordt het onderzoek van EastGRIP gesponsord door de Deense zeecontainergigant Maersk. Onder de wetenschappers is echter niets te merken van concurrentie tussen de landen, merkt Svensson. ‘We werken allemaal uitstekend met elkaar samen. Elk jaar hebben we wetenschappers van al die verschillende landen bij EastGRIP en iedereen wisselt alle gegevens met elkaar uit. Dat heb ik in andere takken van wetenschap wel eens anders gezien. Maar hier is dan ook genoeg geld voor de onderzoeken; er is voldoende werk voor iedereen.’
‘We continue with the disaster’, houdt Svensson de jongeren op het Niels Bohr Instituut voor. ‘Ja, dus als je de aarde wilt opwarmen, dan moet je vooral zo doorgaan. Dan doe je nu goed werk.’ De ene na de andere deprimerende grafiek schiet voorbij op de slides en de jongeren worden nog stiller dan ze al waren.
In de diepe geschiedenis van het klimaat wisselen koude ijstijden en warmere ‘interglacialen’ elkaar af. Om te zien wat een hogere temperatuur betekent voor de zeespiegelstijging is het dus interessant om na te gaan hoe temperatuur en zeespiegel eruitzagen in een vorige warme periode.
Een studie uit 2015 laat bijvoorbeeld zien dat in het Plioceen, een ‘recente’ interglaciale, warmere periode, kleine verhogingen in de wereldtemperatuur en een paar graden opwarming van de polen al resulteerden in meer dan zes meter wereldwijde zeespiegelstijging. In die periode was de CO2-concentratie vierhonderd ppm, vergelijkbaar met de concentratie in onze huidige tijd.
‘Wat de meest recente metingen nu laten zien is dat het ijs op Groenland, maar ook op Antarctica aan het smelten is’, zegt Svensson. ‘En het smelten zit in een versnelling. Het is dus niet lineair. De beste modellen geven aan dat hetzelfde geldt voor de mondiale zeespiegel, ook die is versneld aan het stijgen.’
‘Zo, nu gaan we even afkoelen in het archief.’ Svensson loopt met de groep naar het ijskernenarchief dat bij de Ice and Climate Group hoort, de plek waar de gedrilde ijskernen uit Groenland liggen opgeslagen. Het wordt momenteel verhuisd naar een plek buiten Kopenhagen, maar een flink deel van de ijskernen ligt nog steeds hier. Een van de leraren-in-opleiding vraagt zich tijdens de wandeling vertwijfeld af hoe hij de verontrustende feiten op kinderen moet overbrengen.
Svensson beaamt in een later gesprek dat het moeilijk is. ‘Toch vertel ik mijn studenten altijd dat ze in de unieke positie zijn om hierover te leren en er iets aan te doen. Depressief worden heeft geen zin, dan kun je niemand helpen, ook niet jezelf. Ik probeer ze met mijn colleges en presentaties voor te bereiden op alle negatieve informatie die ze over zich heen krijgen, maar ook op hun bijzondere mogelijkheden om er iets aan te doen.’
‘Afkoelen in het archief’ blijkt een understatement. In de containervormige ruimte slaat de kou onmiddellijk op ons. Binnen een paar minuten hebben we rode oren en neuzen. Het is hier dan ook twintig graden onder nul. Hoewel sommigen een dikke jas en handschoenen aan hebben zijn we hier niet op gekleed. Enkele jongens springen op en neer en slaan met hun armen om hun middel. Svensson lijkt er niet veel last van te hebben.
Helaas is hij overgeschakeld op het Deens, maar aan het gegiechel en gegrinnik kan ik horen dat hij aan de lopende band grapjes maakt. Hij lijkt de juiste balans te vinden tussen lichtvoetigheid en serieuze overdracht van alarmerende kennis.
Verschillende cilinders van ijs liggen op een werktafel. Ze zijn ongeveer een halve meter lang. Een van Svenssons teamleden, een Canadees die zich voorstelt als Trevor, komt binnen en begint zijn shift in de vriezer. Hij heeft een speciaal pak aan en dikke laarzen, want de komende uren zal hij hier doorbrengen. Op ieder plakje ijs worden talloze metingen uitgevoerd. ‘Het is soms best eentonig’, geeft Svensson toe. Morgen vertrekt Trevor naar Groenland. Svenssons shift is later in het seizoen.
Dan haalt Svensson een dun plakje ijs te voorschijn uit een van de kernen. Het is twintigduizend jaar oud. Hij legt het onder een soort zonnebrilglas, een polaroid lens, en we zien plotseling talloze aardekleuren glinsteren in het plakje ijs. ‘Dat zijn de ijskristallen.’ Later mag ik er nog eens naar kijken. Ik draai het ijsplakje onder de polaroidfilter in het rond en bij elke draaiing veranderen de kleuren, als in een caleidoscoop. Betoverend.
‘Dát is wat we nu willen onderzoeken’, vertelt Svensson. ‘De fysieke kenmerken van het ijs. Doordat verschillende lagen op elkaar drukken, worden de ijskristallen vervormd en veranderen ze ieder van richting. Het filter zorgt ervoor dat de verschillende oriëntaties van de ijskristallen zichtbaar worden in verschillende kleuren.’
Uit de vervormingen en veranderingen van richting in de kristallen destilleert Svensson informatie over de beweging in het ijs. En dat is precies wat hij wil weten. Het huidige onderzoek van EastGRIP richt zich namelijk op een grote ijsstroom onder de ijskap, de ‘negis’. Dit ijs beweegt vijftig meter per jaar richting de zee. Waarom beweegt het ijs onder de ijskap op sommige plekken sneller dan op andere plekken, en op welke manier stroomt het ijs daar? ‘Die informatie hebben onderzoekers nodig om in hun modellen te stoppen. Met die modellen kun je dan weer voorspellen wat er gaat gebeuren met de ijskap van Groenland. We weten dat de ijskap aan het smelten is, maar nu willen we erachter komen hoe snel dit smelten precies gaat. En op welke manier.’
Het smelten van de gehele ijskap van Groenland veroorzaakt immers zeven meter zeespiegelstijging. En dan heb je het nog niet eens over Antarctica dat eveneens aan het smelten is, zoals verschillende recente papers bevestigen. Die gehele ijskap staat voor een zeespiegelstijging van tenminste 58 meter.
De volgende dag praat ik tijdens de lunch met Anders Svensson door over zijn eigen gevoel over de klimaatcatastrofe. Zijn collega, Sune Olander Rasmussen, is ook aangeschoven. Ze zijn optimistischer dan een paar jaar geleden, vertelt Rasmussen. ‘Een paar jaar geleden moest ik studenten nog overtuigen dat klimaatverandering echt was en dat het door mensen werd veroorzaakt. Vooral Amerikaanse studenten, kinderen van rijke Republikeinen, waren vaak niet overtuigd. Nu is dat totaal anders. Hun ouders geloven het weliswaar nog steeds niet, maar de kinderen wel. Kijk naar alle klimaatdemonstraties nu. Er is echt iets aan het veranderen.’
Rasmussen en Svensson zijn hoopvol over de nieuwe generatie activisten en de innovaties die steeds sneller komen. Toch hebben ook zij nog steeds collega’s die niet geloven dat de opwarming van de aarde door mensen wordt veroorzaakt. ‘Vooral geologen hebben er vaak moeite mee’, zegt Svensson. ‘En het is natuurlijk ook moeilijk te bevatten. We hebben het over processen die 4,6 miljard jaar lang door de aarde zijn gereguleerd. En nu veroorzaken wij ze zelf.’
Ik probeer erachter te komen wat Rasmussen en Svensson beweegt om elk jaar weer af te reizen naar die grote, witte vlakte. Elizabeth Kolbert schreef in een prachtig artikel in The New Yorker over haar bezoek aan EastGRIP op Groenland: ‘Mensen die zich aangetrokken voelen tot de ijsvlakte van Groenland lijken tot het type te behoren dat langs fjorden zeilt of in eenmotorige vliegtuigjes vliegt, wat wil zeggen dat ze van gevaar houden.’
Rasmussen en Svensson herkennen zichzelf niet in deze omschrijving. ‘Ik ben zeker niet iemand die geniet van gevaar’, schrijft Svensson me later in een e-mail. ‘Misschien de jongere staf wel iets meer, dat weet ik niet. Maar wij gaan naar de ijskap omdat we ijskernen willen bemachtigen. Omdat die uniek zijn en we ze nodig hebben voor de wetenschap.’
Klimatologen hebben de materiële data uit de ijskernen inderdaad dringend nodig voor hun modellen. Svensson zegt dat het altijd grappig is om met een modelmaker te spreken. ‘Ze weten het natuurlijk wel, maar toch denken ze er maar nauwelijks bij na waar de ingevoerde data precies vandaan komen.’ Maar niet alleen voor de modelmakers zijn de ijskernen van belang. Het VN-klimaatpanel ipcc heeft aangekondigd dat het volgende rapport van 2019 ‘minder zwaar zal leunen op modellen, maar ook meer naar andere bewijzen zal kijken, vooral naar studies over het prehistorisch klimaat en feitelijke observaties van recente klimaatverandering’.
In januari van dit jaar werd een wetenschappelijke studie gepubliceerd waarin wordt gewaarschuwd dat het smelten van de Groenlandse ijskap in de buurt komt van een ‘tipping point’, een ‘point of no return’. In diezelfde maand verscheen een andere paper met zorgwekkende metingen van het ijsverlies op Antarctica. Svensson en Rasmussen knikken. Het klopt. ‘Er zijn allerlei feedback loops die zaken in een stroomversnelling kunnen brengen. En sommige zijn al begonnen. Het is overduidelijk dat het ijs steeds sneller aan het smelten is.’
Toch wijst Svensson erop dat de precieze timing van deze gebeurtenissen niet duidelijk is. ‘We denken in verkeerde timeframes. De politiek denkt in vier jaar, maar ook de voorspellingen van het ipcc gaan meestal niet verder dan het jaar 2100. Terwijl de besluiten die wij in de komende decennia nemen, nog duizenden jaren effecten zullen hebben op het leven van toekomstige generaties. Ik vind dat we een ethische verplichting hebben om daar ook aan te denken.’
Daarmee wil hij niet zeggen dat het er nu rooskleurig uitziet. In het Eemien, de laatste interglaciale periode, met het warmste punt 125.000 jaar geleden, was het ongeveer net zo warm als nu, maar toch was toen al sprake van een zeespiegel die zes tot negen meter hoger lag. Iets meer dan een kwart van de Groenlandse ijskap was toen gesmolten en ook een deel van Antarctica was niet met ijs bedekt. Svensson leerde in zijn studietijd nog dat Antarctica nooit zou smelten. ‘Dat was ondenkbaar. En nu gebeurt het toch.’
‘Het is allemaal een kwestie van timing’, zegt Rasmussen. ‘Hoeveel tijd we hebben om ons voor te bereiden? Daar willen we met de ijskernen achter zien te komen. En ook als je de tipping points eenmaal hebt bereikt, kun je nog steeds proberen om risico’s te minimaliseren. Ook om die reden is het belangrijk dat we meer weten over de timing. Hoe snel smelt het ijs, op welke manier stromen de ondergrondse ijsrivieren, dat moeten we weten.’