Zeespiegelstijging langs de Nederlandse kust en mondiaal, 1890-2017

Zeespiegel langs de Nederlandse kust stijgt zeer gelijkmatig

Betrouwbare metingen van de zeespiegel langs de Nederlandse kust zijn beschikbaar sinds 1890. Over de hele periode 1890-2017 is de zeespiegel langs de Nederlandse kust gestegen met 24 cm. De trend in de data blijkt een gelijkmatig/lineair patroon te vertonen over de hele meetreeks. De jaarlijkse verandering bedraagt 1,9 mm per jaar. De figuur laat verder zien dat de jaargemiddelde waarde voor 2017 een record-hoge waarde bereikte, namelijk 10,3 cm boven NAP. Dit record past goed in het geschatte trendmodel en geeft geen indicatie voor versnelling van de zeespiegel langs de Nederlandse kust.

Voor het grootste deel is de trend langs de Nederlandse kust te verklaren uit factoren die op wereldschaal spelen zoals uitzetting van opwarmend zeewater en smelten van ijskappen. Zie tekst hierna en de referenties Katsman et al. (2011) en Sterlini et al. (2017). Daarnaast is de trend voor een klein deel te verklaren uit factoren die lokaal langs de Nederlandse kust invloed hebben zoals 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 langs de Nederlandse kust vertoont een gelijkmatig, lineair patroon en wordt geschat op 0,2 mm per jaar (Kooi et al., 1998; Kooi, 2008). Als we deze lokale bodemdaling verdisconteren in de jaarlijkse toename van de zeespiegel met 1,9 mm per jaar, dan is de gecorrigeerde stijging 1,7 mm per jaar (zie verder technische toelichting).

Naast deze bodemdaling speelt het smelten van het ijs op Groenland mogelijk een rol. Riva et al. (2017) laten zien dat dit afsmelten een bodemstijging veroorzaakt ter hoogte van Engeland van gemiddeld 0,4 mm per jaar over de periode 1902-2014. Daarbij vinden zij een versnelling in de laatste decaden. Als we zeespiegelstanden langs de Nederlandse kust hiervoor zouden corrigeren - net als voor bovengenoemde bodemdaling - dan is de gecorrigeerde stijging 2,3 mm per jaar met een lichte versnelling in recente decaden (zie technische toelichting).

De jaar-op-jaar variaties in de zeespiegelstand - dus de afwijkingen van de lineaire trend - kunnen aanzienlijk zijn langs de Nederlandse kust (zie figuur voor Nederland). Zo was in het jaar 1967 de jaargemiddelde waterstand 66 mm hoger dan de verwachte trendwaarde, terwijl in 1947 de waterstand juist 61 mm lager was. Die variaties worden met name veroorzaakt door verschillen in dominante windrichting binnen een jaar. In het jaar 1967 was het aantal dagen met westelijke winden zeer hoog (= 277 dagen), terwijl er in 1947 maar 181 dagen waren met westenwind.

Andere oorzaken van jaar-op-jaar variaties in zeespiegelstand zijn verschillen in windsnelheden, luchtdruk, watertemperatuur en neerslag op de Noordzee (Dangendorf et al. 2014; Baart et al., 2015). Ook zoutgehalten onder invloed van de instroom van rivieren spelen een rol (Sterlini et al., 2017). Daarnaast bevatten de jaargemiddelde data een 18,6-jarige 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, 2015). De invloed van de knopencyclus is sinus-vormig en geeft een verhoging/verlaging van de zeespiegel in een willekeurig jaar van maximaal 1,3 cm. De langjarige trend wordt niet beïnvloed door deze cyclus.

Mondiale zeespiegelstijging laat versnelling zien in de afgelopen 25 jaar

De trendmatige ontwikkeling in mondiale zeespiegelstijging wordt op verschillende wijzen onderzocht. Peilstations met metingen over een eeuw of meer zijn wereldwijd beperkt aanwezig, vooral op het zuidelijk halfrond. Daarom wordt de mondiale zeespiegelstijging geschat door een combinatie van peilstations en additionele informatie.

Church en White (2011) voegen statistische informatie toe van satellietwaarnemingen sinds 1993 (blauwe lijn in de figuur voor de wereld). Op deze wijze reconstrueren zij de mondiale stijging vanaf 1880. Hay et al. (2015) gebruiken peilstations in combinatie met afsmeltingsmodellen (groene lijn in de figuur). Dangendorf et al. (2017) reconstrueren de mondiale zeespiegel stijging vanuit geselecteerde peilstations en een reeks van correcties voor bodemveranderingen en afsmeltingskarakteristieken.

Over de periode 1901-1990 wordt in deze drie benaderingen een toename van 1,1 tot 1,5 mm per jaar geschat. Over de periode 1993-2010 wordt een sterkere toename gevonden, namelijk van 2,8 tot 3,1 mm per jaar. Het IPCC (2013) komt tot een vergelijkbare conclusie: tussen 1993 en 2010 steeg de mondiale zeespiegel zeer waarschijnlijk met 3,2 mm per jaar. Het IPCC geeft voor deze schatting een ondergrens van 2,8 en een bovengrens van 3,6 mm per jaar.

Een vierde benadering is de reconstructie van de mondiale zeespiegelstijging vanuit satellietwaarnemingen sinds 1993, zoals bijvoorbeeld gevolgd door Watson et al. (2015), Chen et al. (2017) en Nerem et al. (2018). De analyse van Chen et al. laat een lichte versnelling zien over de periode 1993-2014: van 2,4 mm in 1993 naar 2,9 mm in 2014. Deze waarden zijn daarmee redelijk in lijn met die van Church en White (2011), Hay et al. (2015) en Dangendorf et al. (2017). Een overzichtsartikel van Cazenave et al. (2018) laat een sterkere versnelling zien volgens de laatste inzichten en data: van 2,2 mm per jaar over de periode 1993-2002 naar 4,2 mm per jaar over de periode 2008-2017.

Veranderingen in zeespiegelstanden zijn overigens niet gelijkmatig over de oceanen verdeeld. Dit kan goed in beeld gebracht worden vanuit satellietbeelden. Zie bijvoorbeeld deze animatie van NASA over de periode 1992-2011 of een mondiale kaart, geschat door NOAA, waarin de lineaire trends met een hoge resolutie zijn weergegeven op de wereldkaart. Deze trends zijn geschat over de periode 1993-2018 en laten grote verschillen zien over de oceanen: van een stijging in sommige gebieden met 10 mm per jaar tot een daling met 5 mm per jaar.

De stijging in de mondiale zeespiegel zoals getoond in de tweede figuur, is te herleiden tot een viertal factoren, waarvan de eerste drie gerelateerd zijn aan klimaatverandering (IPCC, 2013; Slangen et al. 2016; Cazenave et al. 2018). De factoren zijn:

• thermische uitzetting van opwarmend zeewater (ongeveer 1,3 mm per jaar),
• het wereldwijd smelten van gletsjers en kleine ijskappen (ongeveer 0,7 mm per jaar),
• het smelten van de ijskap op Groenland en het smelten van landijs op Antartica (ongeveer 0,7 mm per jaar),
• het gebruik van grondwater (zeer gering, ongeveer 0,02 mm per jaar).

Voor meer details over de bijdrage van deze factoren verwijzen we naar IPCC (2013), Hanna et al. (2013) , PBL(2015) en Cazenave et al. (2018). Genoemde bijdrages zijn uitgedrukt in mm per jaar en ontleend aan Cazenave et al. voor de periode 1993-2017. De schattingen zijn omgeven door brede onzekerheidsbanden. Dat geldt vooral voor de thermische uitzetting en de bijdrages van Groenland en Antarctica.

Recentelijk is gebleken dat het westelijk deel van Antarctica sneller afsmelt dan verwacht (Shepherd et al., 2018). Dit geeft een mogelijke verklaring voor de versnelling die gevonden wordt in de mondiale zeespiegelstijging. Waarom een dergelijke versnelling niet gevonden wordt langs de Nederlandse kust, is onduidelijk en moet verder uitgezocht worden.

Mogelijk speelt het genoemde opveren van de bodem langs de Nederlandse kust een rol (Riva et al. 2017). Ook zijn er nog een aantal andere factoren die de verschillen tussen de mondiale zeespiegel en die langs de Nederlandse kust kunnen verklaren. Melet et al. (2018) benadrukken de rol van golfpatronen langs kusten. Daarnaast verloopt het uitzetten van water door opwarming anders in een ondiepe zee als de Noordzee in vergelijking tot uitzetting op de open oceaan (Frederikse et al. 2016). Tenslotte vertoont de Noordelijke Atlantische oceaan een veel geringere versnelling dan mondiaal (Dangendorf et al., 2018).