Zeespiegelstand langs de Nederlandse kust en mondiaal, 1891-2012

Zeespiegel langs de Nederlandse kust stijgt 122 jaar zeer gelijkmatig

Rijkswaterstaat heeft de beschikking over een zestal zeer oude meetstations langs de Noordzeekust. Deze stations zijn Delfzijl, Harlingen, Den Helder, IJmuiden, Hoek van Holland en Vlissingen. De oudste metingen zijn voor station Vlissingen en dateren van 1862. Echter, de metingen worden pas betrouwbaar vanaf 1891. Vanaf dat jaar worden alle metingen geautomatiseerd verzameld. Bovendien zijn de metingen ten opzichte van NAP vanaf dat jaar beter geborgd.

De trend in de zeespiegeldata blijkt een gelijkmatig patroon te vertonen over de hele meetreeks 1891-2012. In jargon wordt dit gelijkmatige patroon aangeduid met de term lineair. De jaarlijkse verandering bedraagt 1,86 ± 0,15 mm per jaar. Over de hele periode gezien is de zeespiegel gestegen met bijna 23 cm. Zie figuur.

Geen versnelde zeespiegelstijging voor de Nederlandse kust

Analyse van de samengestelde meetreeks langs de Nederlandse kust laat geen versnelling zien, ook niet in recente jaren. Met 'versnelling' wordt bedoeld dat de trend in zeespiegeldata niet meer lineair verloopt, maar een afwijking van deze lijn vertoont. Een positieve afwijking duidt op een versnelling, een negatieve afwijking op een vertraging. Dit resultaat stemt overeen met twee andere recente publicaties, namelijk Baart et al. (2012) en Wahl et al. (2013).

Zeespiegelstanden Nederlandse kust vergeleken met Europese stations

Omdat door klimaatverandering een versnelling van de zeespiegelstijging te verwachten is, is gekeken naar patronen bij andere Europese kuststations. Daartoe zijn alle Nederland omringende kuststations bekeken met metingen vanaf 1950 of ouder. De stations liggen van Spanje tot Noorwegen. Daarbij zijn stations in de Oostzee weggelaten vanwege sterke bodemstijgingen in dat gebied (het terugveren van de bodem door het verdwijnen van het ijs aan het einde van de laatste ijstijd).

Op deze wijze zijn 28 kuststations geselecteerd en vergeleken met het patroon in de zes Nederlandse kuststations over de periode 1950-2011. Ook de Europese reeks vertoont een gelijkmatig, lineair verloop. De figuur met Europese data laat het verloop zien tussen het gemiddelde van de Nederlandse stations en het gemiddelde van alle 28 stations (waaronder ook de Nederlandse). Beide reeksen laten een vergelijkbaar lineair patroon zien (de zogenaamde correlatiecoëfficiënt tussen beide reeksen is 0.97).

Het ontbreken van een versnelling is consistent met resultaten uit België (Verwaest, 2005), maar wijkt enigszins af van een analyse van 13 peilmeetstations in de Duitse Bocht (Wahl et al., 2011). Wahl et al. vinden weliswaar dat stations die het dichtst bij Nederland liggen, een lineair patroon volgen maar dat de meer noordelijk gelegen stations een (lichte) versnelling laten zien in recente jaren.

Wahl et al. (2013) analyseren een 30-tal stations langs de Europese kust, vergelijkbaar met de 28 stations die hier gekozen zijn. Zij presenteren lineaire trends voor alle stations. De schattingen voor stations langs de Nederlandse kust komen goed overeen met de resultaten die hier gepresenteerd worden (zie figuur 2 en tabel 1 in het artikel van Wahl et al.).

Wereldwijde zeespiegelstijging

De trendmatige mondiale zeespiegelstijging over de periode 1900-2009 bedraagt 1,7 ± 0,3 mm per jaar (Church en White, 2011). Over de periode 1961-2009 rapporteren zij een iets sterkere lineaire toename namelijk 1,9 ± 0,4 mm per jaar. Deze zeespiegelreeks is gebaseerd op een reconstructie van de mondiale zeespiegelstijging waarbij gebruik gemaakt is van data van kustmeetstations en satellietgegevens. Deze waarden komen overeen met een andere studie naar mondiale zeespiegelstijging, namelijk die van Ray en Douglas (2011).

De reeks van Church en White is weergegeven in de derde figuur. De aangegeven onzekerheden zijn ook door hen afgeleid (1-sigma onzekerheden). Het aantal peilstation-meetpunten varieert in de tijd. Rond het jaar 1900 bedraagt het geselecteerde aantal stations 50; rond 1950 is dit aantal opgelopen naar 140 stations. Omdat elk meetstation zijn eigen referentiepunt heeft (vergelijkbaar met het NAP), heeft de reconstructie als geheel geen absoluut ijkpunt. In de getoonde figuur hebben we de 1990-waarde op nul gesteld. In de literatuur worden soms andere nulpunten gekozen. De keuze van dit nulpunt heeft geen invloed op de trend in de metingen.

Het patroon van de mondiale zeespiegel verloopt niet geheel lineair. Over de periode 1930-1950 en 1993-2008 bedraagt de toename rond de 3.0 mm per jaar (Woodworth et al., 2009; Church en White, 2011; Ray en Douglas, 2011). De toename van na 1993 komt goed overeen met de zeespiegelstijging gevonden uit satellietwaarnemingen (Nerem et al. 2010 en de website http://sealevel.colorado.edu/). In satellietwaarnemingen wordt een lineaire trend gevonden met een toename van 3.2 ± 0.4 mm per jaar over de periode 1993-2012. Zie derde figuur.

Overigens is de zeespiegel niet even hoog op alle delen van de oceanen. Door variaties in watertemperaturen, windsnelheden en variaties in het aardse zwaartekrachtveld vertonen de oceanen een golvend oppervlak (ook als de getijdebewegingen weggemiddeld worden). Zie Church et al. (2010). Twee-wekelijkse opnames van satellieten laten dat goed zien. Zie bijvoorbeeld de volgende animatie met twee-wekelijkse zeespiegelstijgingen over de periode 2003-2008:

• NOAA, Sea level animations

Hoe zijn jaar-op-jaar variaties langs de Nederlandse kust te verklaren?

De jaar-op-jaar variaties in de zeespiegelstand kunnen aanzienlijk zijn (zie eerste figuur). Die variaties worden veroorzaakt door jaar-op-jaar verschillen in windsnelheden, windrichting (met hogere waterstanden bij meer westelijke winden), luchtdruk, watertemperatuur en zoutgehalten onder invloed van instroom van rivieren. Ook bevatten de jaargemiddelde data een negentienjarige cyclus die veroorzaakt wordt door de afwijking van het baanvlak van de maan ten opzichte van het baanvlak van de aarde (de knopen- of drakencyclus). Zie Baart et al. (2012).

Als de trend in de zeespiegelstanden langs de Nederlandse kust opnieuw wordt geschat met daarbij de invloed van westelijke winden en de knopencyclus meegenomen, dan vinden we wederom een lineaire trend met een jaarlijkse toename van 1.86 mm per jaar. De invloed van westelijke winden kan een groot deel van de jaar-op-jaar-variatie verklaren. Zo was in het jaar 1967 de jaargemiddelde waterstand 6.6 cm hoger dan de verwachte trendwaarde. In dat jaar was het aantal dagen met westelijke winden zeer hoog, namelijk 277 dagen. In het jaar 1947 was de waterstand juist 6.1 cm lager dan de verwachte trendwaarde. In dat jaar was het aantal dagen met westenwind zeer laag, namelijk 181 dagen.

De invloed van de knopencyclus geeft een verhoging van de trendwaarde met maximaal 3,0 cm en een verlaging met maximaal 2.2 cm. Zie figuur voor de gecombineerde invloed van westelijke winden en knopencyclus.

Is de trend langs de Nederlands kust te verklaren uit lokale factoren?

Het trendmatige patroon over de periode 1891-2012 is voor een klein deel te verklaren uit factoren die lokaal langs de Nederlandse kust invloed hebben. Voor het grootste deel wordt de trend verklaard uit factoren die op wereldschaal spelen (Katsman et al., 2011).

De eerste lokale factor is een bodemdaling over eeuwen. Deze daling is het gevolg van een herstel van de bodem na het wegsmelten van de ijskappen aan het einde van de laatste ijstijd (Peltier, 1999). De bodemdaling wordt voor de Nederlandse kust geschat op 0,19 mm per jaar. Als we deze lokale bodemdaling verdisconteren in de jaarlijkse toename van 1,86 mm per jaar dan vinden we een toename met 1.67 mm/jaar, een waarde die zeer goed overeenstemt met de stijging in de mondiale zeespiegel.

Een tweede lokale factor is een luchtdrukverandering over de afgelopen eeuw (Ponte, 2006). Of zo'n luchtdrukverandering heeft plaats gevonden langs de Nederlandse kust, is afgeleid uit de historische luchtdruk-dataset HadSLP2.0r, afkomstig van het Britse Hadley Centre. Het blijkt dat de luchtdruk over de periode 1891-2012 trendmatig toegenomen is met 0,43 mbar. Dat is omgerekend een verlaging van de zeespiegel van 0,04 mm per jaar. Op de jaarlijkse toename van 1.86 mm per jaar is deze bijdrage gering.

De conclusie is dat het trendmatige patroon van zeespiegelstanden slechts voor een klein deel te verklaren is uit lokale omstandigheden.

Mondiale factoren

Het overige deel is te verklaren uit de stijging van de mondiale zeespiegel. De stijging daarin wordt verklaard uit vijf bijdrages:

• thermische uitzetting van opwarmend zeewater,
• het wereldwijd smelten van gletsjers en kleine ijskappen,
• het smelten van de ijskap op Groenland,
• het smelten van landijs op Antartica en
• het gebruik van grondwater.

Opgemerkt zij dat het smelten van drijvend ijs geen bijdrage heeft aan de zeespiegelstijging. Zie IPCC (2007) en Church et al. (2010) voor details.
Recente schattingen voor de bijdrage van deze factoren worden gegeven door Hanna et al. (2013). De grootste bijdrage is die van gletsjers en kleine ijskappen. Over de periode 1992-2011 wordt die bijdrage geschat op 1,40 ± 0,16 mm per jaar. Daarna is de bijdrage van thermische uitzetting het grootst, namelijk 1,10 ± 0,43 mm per jaar. De bijdrage van het landijs op Groenland en Antartica wordt geschat op 0,59 ± 0,20 mm per jaar. De bijdrage van het gebruik van grondwater dat via rivieren de oceanen bereikt, blijkt gering: 0,02 ± 0,26 mm per jaar.

Als gekeken wordt over de kortere en meer recente periode 2000-2011, dan treden duidelijke verschuivingen op: meer smeltwater van Groenland en Antartica en minder van gletsjers en kleine ijskappen.

Is er een versnelling van de mondiale zeespiegelstijging?

De literatuur over zeespiegelrijzing is niet geheel eensluidend op het punt van versnellingen. Wel zijn onderzoekers het eens over de ontwikkelingen tot aan het jaar 1990. Church en White (2011) melden een versnelling van de mondiale zeespiegelstijging in de door hen gereconstrueerde mondiale tijdreeks. Vóór 1930 bedroeg de zeespiegelstijging rond de 1,0 mm per jaar. Vanaf eind jaren dertig tot de late jaren vijftig lag de mondiale zeespiegelversnelling net boven de 2,0 mm per jaar. Vanaf de late jaren vijftig tot halverwege de jaren tachtig steeg de zeespiegel gemiddeld minder dan 2,0 mm per jaar. Holgate (2007) en Woodworth et al. (2009) bevestigen de versnelling van de mondiale zeespiegelstijging rond 1920-1930 en de vertraging rond 1960.

Na 1990 vinden Church en White (2011) een mondiale zeespiegelverandering die vrijwel gelijk is aan de door satellieten gemeten toename, namelijk van 2,8 ± 0.8 mm per jaar. Merrifield et al. (2009) vinden een iets hogere jaarlijkse toename, namelijk 3,2 ± 0,4 mm/jaar. De hogere jaarlijkse zeespiegelstijging na 1990 wordt voornamelijk bepaald door sterkere stijgingen in de tropische oceanen en de oceanen op het Zuidelijk halfrond, stellen zij.

Daarentegen vindt Holgate (2007) geen signaal van een versnelling na 1990 (klein aantal zorgvuldig geselecteerde vlotter-meetreeksen). Zie verder Woodworth et al. (2009) voor een overzicht. In deze publicatie wordt de wel of niet aanwezige versnelling na 1990 in het midden gelaten; de onderzoekers pleiten voor meer onderzoek op dit punt. Ray en Douglas (2011) vinden een toename na 1995 van 3.0 mm per jaar. Maar zij vinden dezelfde versnelling in de periode 1930-1950.

De satellietreeks uit de figuur met mondiale data laat zien dat de trend in de mondiale zeespiegelstijging over de hele periode lineair verloopt. De jaarlijkse toename bedraagt de eerder genoemde 3,2 ± 0,4 mm/jaar. De reeks laat dus geen versnelling zien over deze relatief korte periode. Wel stemt de toename overeen (binnen onzekerheidsmarges) met de toename gevonden in reconstructies voor de mondiale zeespiegelstand over dezelfde periode.

Geconcludeerd kan worden dat de mondiale zeespiegel sinds 1992 een versnelling vertoont ten opzichte van het patroon over meer dan een eeuw gezien. Een aantal onderzoekers vinden een vergelijkbare zeespiegeltoename in de periode 1930-1950. Een langere meetreeks is daarom nodig om te zien of de huidige veranderingen (rond de 3 mm per jaar) in de toekomst versneld gaat doorzetten. Gezien de verwachte opwarming van de aarde is zo'n versnelling zeer waarschijnlijk (IPCC, 2007; Katsman et al., 2011).