Hoeveelheid opgeslagen warmte in continenten is sinds 1960 jaar twintig keer groter geworden

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Helmholtz-centrum voor milieuonderzoek (UFZ) uit Leipzig berekende dat sinds de jaren zestig de thermische energie opgeslagen in landmassa's aanzienlijk is toegenomen. De warmteopslag op de continenten nam veel sterker toe dan de opwarming in oceanen en in de atmosfeer. Aan het onderzoek werkten ook enkele VUB’ers mee.

Er zijn veel gevolgen van klimaatverandering. Het meest bekend is wellicht de opwarming van de aarde, die wordt veroorzaakt doordat warmte wordt opgeslagen in verschillende delen van het aardsysteem, zoals de atmosfeer, de oceaan, de cryosfeer en het land. De toename van door de mens geproduceerde broeikasgassen in de atmosfeer verhindert de uitstraling van warmte richting ruimte. De aarde neemt dus voortdurend meer warmte op via zonnestraling dan ze kan afgeven via warmtestraling. Uit eerdere studies blijkt waar die extra energie wordt opgeslagen: voornamelijk in de oceanen (89 procent), maar ook in de landmassa's van de continenten (5-6 procent), in ijs en gletsjers (4 procent) en in de atmosfeer (1-2 procent).

Tot voor kort was het gissen waar precies de energie in de landmassa werd opgeslagen, hoe die warmte over de continentale landmassa’s verdeeld was en hoeveel extra energie er de voorbije decannia is opgeslagen. “Het onderzoeksteam heeft nu nauwkeuriger kunnen bepalen hoeveel warmte tussen 1960 en 2020 in de continentale landmassa's is opgeslagen”, zegt Dr. Inne Vanderkelen, klimaatonderzoeker die meewerkte aan de studie. “De continentale landmassa's hebben wereldwijd tussen 1960 en 2020 zoveel warmte geabsorbeerd als nodig is om ongeveer 30 keer het elektriciteitsverbruik van Duitsland over dezelfde periode te produceren. Het grootste deel van die warmte, ongeveer 90 procent, wordt tot 300 meter diep in de aarde opgeslagen. 9 procent van de energie zorgt voor een langzame dooi van de permafrost in het Noordpoolgebied en 0,7 procent wordt opgeslagen in binnenwateren zoals meren en reservoirs.”

De onderzoekers van de VUB ​ zorgden voor het cijfermateriaal over de hitteoplsag door binnenwateren. "Hoewel de binnenwateren en de permafrost minder warmte opslaan dan de continentale landmassa, moeten ze voortdurend worden gemonitord omdat de extra energie in die subsystemen zorgt voor aanzienlijke veranderingen in de ecosystemen," zegt UFZ-onderzoeker en hoofdauteur van de studie Francisco José Cuesta-Valero.

De wetenschappers toonden ook aan dat de hoeveelheid warmte die in de grond, in permafrost en in meren is opgeslagen, sinds de jaren zestig voortdurend toeneemt. Tussen het begin (1960-1970) en het einde (2010-2020) van de studieperiode is die hoeveelheid bijna 20 keer zo groot geworden. De onderzoekers gebruikten meer dan 1.000 temperatuurprofielen wereldwijd om de hoeveelheid warmte te berekenen die tot 300 meter is opgeslagen. De warmteopslag in permafrost en binnenwateren werd geschat aan de hand van computermodellen. Zo combineerden de onderzoekers globale meermodellen, hydrologische modellen en klimaatmodellen om de energieopslag in binnenwateren te berekenen. De warmteopslag in permafrost werd geschat met een permafrostmodel dat rekening houdt met verschillende plausibele verdelingen van het grondijs in het Noordpoolgebied. "Door modellen te gebruiken konden we het gebrek aan waarnemingen in veel meren en in het Noordpoolgebied compenseren en de onzekerheden als gevolg van het beperkte aantal waarnemingen beter inschatten", legt Francisco José Cuesta-Valero uit.

Het kwantificeren van de thermische energie is belangrijk omdat de toename ervan gepaard gaat met processen die ecosystemen kunnen veranderen en dus gevolgen kunnen hebben voor de samenleving. Dat geldt evengoed voor de opwarming van binnenwateren. “Een stijgende watertemperatuur voor meren heeft gevolgen voor de ijsbedekking, de waterkwaliteit, en de algenbloei die op zijn beurt de zuurstofconcentratie beïnvloed. Dit alles heeft belangrijke gevolgen voor ecosystemen en visserij”, zegt Vanderkelen.

"Hoewel de hoeveelheid warmte die is opgeslagen in de permafrost amper negen procent uitmaakt van de warmteopslag op het vasteland, bevordert de toename van de afgelopen jaren het vrijkomen van broeikasgassen zoals kooldioxide en methaan als gevolg van het ontdooien van die permafrost", aldus de wetenschappers. “Als de in de grond opgeslagen thermische energie toeneemt, warmt het aardoppervlak op, waardoor de stabiliteit van de opgeslagen koolstof in de bodem in gevaar komt. In landbouwgebieden kan de daarmee gepaard gaande opwarming van het aardoppervlak een risico vormen voor de oogsten en dus voor de voedselzekerheid van de bevolking.”

"Het is belangrijk om nauwkeuriger te kwantificeren en te monitoren hoeveel extra warmte door de verschillende componenten van de continentale landmassa's wordt geabsorbeerd”, vat mede-auteur professor Wim Thiery (VUB) samen. “Het is een belangrijke indicator om te begrijpen hoe veranderingen in natuurlijke processen als gevolg van warmteopslag de mens en de natuur in de toekomst zullen beïnvloeden."

De studie werd gepubliceerd in Earth System Dynamics onder de titel Continental Heat Storage: Contributions from the Ground, Inland Waters, and Permafrost Thawing.

Meer info;

Wim Thiery: +32 485 70 80 18

Inne Vanderkelen +41 767 25 47 60