Zo af en toe gaat het nieuws over een ijsberg die van Antarctica is afgebroken. Dit gebeurt ook in een klimaatsysteem in evenwicht, maar de verwachting is dat dit dankzij klimaatverandering vaker zal gaan plaatsvinden, wat tot een versnelde zeespiegelstijging leidt. Smeltprocessen als gevolg van warmere lucht zullen een steeds belangrijkere rol spelen bij het terugtrekken van Antarctische ijsplaten. Dit is een cumulatief effect van heel veel lokale, kortdurende smeltprocessen die vaak niet door satellieten opgemerkt worden. Daarmee schiet onze kennis tekort wat betreft de processen die Antarctica nu en in de toekomst bedreigen.

Met een enorme fascinatie voor een plek op aarde waar we nog zo weinig van af weten, en die tegelijk zo belangrijk is, nam Sophie de Roda Husman zich voor hier verandering in te brengen. ‘De voorspellingen van het IPCC voor zeespiegelstijging tegen 2150 variëren tussen een halve meter bij een scenario met lage uitstoot, tot 5 meter bij hoge uitstoot,’ zegt de promovenda bij de afdeling Geoscience & Remote Sensing. ‘Maar de onzekerheid in deze schattingen bedraagt ook enkele meters, met name omdat de bijdrage van het Antarctisch IJsplateau moeilijk te voorspellen is. Ik wil de onzekerheid daarin helpen terugbrengen.’

Te weinig detail, of niet vaak genoeg

Diverse satellietsystemen observeren Antarctica. Deze meten ofwel direct de oppervlaktetemperatuur, of indirect de ruwheid van het oppervlak met behulp van radar – wat beiden om te zetten is in een maat voor het smelten van het oppervlak. Aan data dus geen gebrek. ‘Het probleem is dat de systemen die heel frequent observaties doen de lokale smeltprocessen missen omdat ze een te lage resolutie hebben,’ zegt De Roda Husman. ‘En de systemen met een veel hogere resolutie vliegen slechts een paar keer per week over, waardoor de processen onopgemerkt blijven omdat ze zo kort duren.’

Gelijktijdig overvliegen

Het goede nieuws is dat diverse satellietsystemen af en toe vrijwel gelijktijdig overvliegen, waarmee voor bepaalde gebieden beide soorten data tegelijk beschikbaar zijn. Een zo’n gebied is de Shackleton-ijsplaat, die bovendien grote variaties in smeltpatronen ervaart en daarmee representatief is voor alle ijsplaten. De Roda Husman trainde met deze overlappende data een machine learning-algoritme dat frequente, grove satellietgegevens kan omzetten in gedetailleerde smeltdata met een hoge resolutie in zowel tijd als plaats. ‘Ik heb het model gevalideerd op de Larsen C-ijsplaat, waar satellieten ook gelijktijdig overvliegen.’

Vervolgens paste ze dit model op historische satellietdata toe en creëerde zo UMelt: een gedetailleerd historisch verslag van hoe het Antarctisch oppervlak smelt over de periode 2016 – 2021. ‘Het toont het smelten in intervallen van 12 uur, met een resolutie van 500 meter,’ zegt De Roda Husman. ‘Een enorme verbetering, want grove satellietdata heeft een resolutie van zo’n 25 kilometer. Dat geeft voor sommige ijsplaten slechts een handvol pixels.’

Het analyseren, interpreteren en beheren van de terabytes aan gegevens was een gigantische klus die cloud computing vereiste, maar het was zeker de inspanning waard. ‘We zien nu hele gedetailleerde smeltpatronen, met name in het overgangsgebied waar de ijskap op het land overgaat in ijsplaten op zee.’ Ze won er de prijs voor beste klimaatpublicatie mee.

Nauwkeuriger klimaatmodellen

Op dit moment levert het opwarmen van de oceanen, waardoor ijsplaten van onderaf smelten, nog de grootste bijdrage aan het verzwakken van ijsplaten. Maar hierdoor hebben meren van smeltwater óók een grotere impact omdat ze lokaal heel veel druk kunnen uitoefenen. Ook het leegstromen ervan door scheuren in het ijs kan bijdragen aan het versneld afbreken van een ijsplaat. En met zomertemperaturen die in het overgangsgebied steeds vaker tot boven het nulpunt komen gaat dit proces steeds sneller.

‘We verwachten dat andere wetenschappers met UMelt de oppervlakte-smeltprocessen nauwkeuriger kunnen beschrijven, waardoor klimaatmodellen nog beter met waarnemingen overeen zullen komen,’ zegt De Roda Husman. ‘Dit zal de onzekerheid in de voorspelde zeespiegelstijging verkleinen.’ Gevraagd of haar methode ook op Groenland en de Noordpool kan worden toegepast, geeft ze een kraakhelder antwoord. ‘Jazeker, maar mijn prioriteit blijft Antarctica.’