• Steven op zoek naar CO2 in de ijszee

    Miljarden tonnen CO2 gaan er tegenwoordig de lucht in. Dat is niks nieuws. Maar waar blijft het allemaal? Dat is nog lang niet duidelijk. Klimatoloog Steven van Heuven zocht ernaar op de bodem van de Weddellzee bij Antarctica.

    Het gaat om water. Heel koud water, vol met koolstofdioxide. Water dat in de poolgebieden zo koud wordt, dat het naar de zeebodem zakt. Het duurt tientallen jaren voor het beneden is. En dan, kilometers diep, stroomt het over de bodem weer richting de Evenaar, om daar honderden jaren later pas weer boven te komen – langs de kust van West-Afrika bijvoorbeeld, of bij Peru.

    Razend interessant, dat koude water. Want je kunt er mee uitzoeken hoeveel koolstofdioxide de zee opneemt. Nogal belangrijk in een tijd waarin we met zijn allen de natuurlijke koolstofkringloop in de wereld grondig aan het verstoren zijn.

    ‘De CO2-uitstoot naar de atmosfeer is de afgelopen vijftig jaar gestegen van zo’n 15 miljard ton CO2 in 1960, tot 36 miljard ton per jaar nu. En wat uitgestoten wordt moet ergens blijven’, zegt RUG-onderzoeker Steven van Heuven, die vorige maand promoveerde op onderzoek naar opname van dit door mensen geproduceerd CO2 door de oceanen. ‘We weten dat ongeveer de helft in de atmosfeer achterblijft. Een kwart wordt opgenomen door bomen en planten. Het laatste kwart, zo’n 9 miljard ton, belandt momenteel in zee. Maar hoe snel gaat die opname precies, hoe verspreidt de kooldioxide zich in de oceanen? En hoeveel CO2 kan de zee opnemen voordat hij ’vol’ is?’

    Jong water

    Van Heuven zocht een speciaal stuk oceaan uit voor zijn onderzoek: de Weddellzee, ten zuidoosten van Argentinië, tegen Antarctica aan. Dat is één van de belangrijkste gebieden voor de vorming van het koude water dat de diepe oceanen vult. ‘Gasuitwisseling tussen de atmosfeer en het zeeoppervlak gaat redelijk makkelijk, behalve als er ijs op het zeewater ligt. In de Weddellzee is een groot deel van het jaar zo’n ijslaag aanwezig. Dat maakt het moeilijk te voorspellen hoeveel uitwisseling er plaatsvindt. Dus moet je er echt naar toe om zelf metingen te doen.’

    Bovendien: het ging Van Heuven om ‘jong’ diepzeewater. Pas gevormd, dat via oppervlaktestromingen de polen bereikte en vandaar in een periode van vijftig of zestig jaar omlaag zakte en op zijn duizend jaar durende reis over de zeebodem begint. Juist in dat jonge water kun je eventuele effecten van extra CO2 uitstoot meten.

    Had hij gemeten bij – pak ‘m beet – Brazilië, dan had hij niets gevonden. Het diepzeewater dáár was voor het laatst aan de oppervlakte voor de industriële revolutie. Maagdelijk schoon dus. Je vindt er bijvoorbeeld ook nog geen Cfk’s in, de drijfgassen die we vooral in de jaren zeventig en tachtig in koelkasten en deodorantspuitbussen gebruikten.

    Kotsen

    En daar stond hij dan, in 2008, aan boord van de Duitse onderzoeksijsbreker Polarstern, samen met zeeonderzoekers uit allerlei landen. Allemaal op jacht naar zeewater. ‘Dat was soms echt kotsen’, herinnert hij zich. ‘Vanuit Kaapstad naar het zuiden met windkracht elf en golven van tien tot twaalf meter hoog.’

    Eenmaal aangekomen bij Antarctica lieten de onderzoekers een groot rek met monsterflessen aan een kabel vijf tot zes kilometer diep in zee zakken. Op de terugweg vanaf de bodem werden van een twintigtal dieptes enkele liters zeewater mee naar boven genomen. Terug aan dek werd de buit verdeeld. ‘Er zijn een heleboel groepen die daar onderzoek naar willen doen’, vertelt Van Heuven. ‘Dus ik krijg een liter, een ander een halve liter, enzovoort. En als je flesje breekt, of de dop blijkt lek, dan heb je pech.’

    Vervolgens, aan boord van het ijsbrekende schip, moest Van Heuven zijn metingen doen. Niet eenvoudig: ‘CO2 zit al van nature in grote hoeveelheden in zeewater, terwijl wij geïnteresseerd zijn in de relatief kleine hoeveelheid ‘extra’ CO2 van menselijke oorsprong. Van nature zitten er 2000 eenheden CO2 in en we praten over een door mensen veroorzaakte stijging van maximaal één eenheid per jaar. Dat is een piepkleine toename, dus je moet heel nauwkeurig meten.’

    Uit die metingen blijkt dat ook daar, in de diepte, de hoeveelheid door mensen uitgestoten CO2 toeneemt. Van Heuven vergeleek zijn metingen met oudere datasets, terug tot 1972, en vond een toename van ongeveer één eenheid per 10 jaar. Miniem dus, maar op lange termijn wel degelijk belangrijk.

    Sinkhole

    Maar is die CO2 écht door mensen geproduceerd? Omdat de toename zo klein is, deed Van Heuven een controleonderzoek. Cfk’s – drijfgassen – komen namelijk van nature niet voor op aarde. Sinds de jaren zeventig zitten ze echter wel in de atmosfeer. En ze worden door de oceanen op dezelfde manier opgenomen en verspreid als kooldioxide. Van Heuven zette zijn metingen af tegen een onderzoek naar de toename van Cfk’s in het zeewater in dezelfde regio.

    Wat bleek? De verdeling van de menselijke CO2 lijkt sterk op de verdeling van de Cfk’s. Aan de Afrikaanse kust zie je er niks van, maar bij de polen wel. En dat wijst erop dat Van Heuven een echte toename te pakken heeft.

    In de hele Weddellzee, rekende Van Heuven uit, zit 0.015 ton koolstof. 0,2 procent van wat er wordt uitgestoten. ‘Peanuts’, geeft hij toe. ‘45 miljoen ton koolstof op per jaar. Dat is ongeveer 0,1 procent van de totale opname door alle oceanen. Want over de hele wereld zijn klimatologen op zoek naar 2,5 miljard ton, waarvan ze niet precies weten waar het zit. ‘Iedereen is op zoek naar een soort sinkhole, een enorme put vol CO2.’

    Watermassa

    Door zijn eigen meetgegevens op een slimme statistische manier te combineren met zo’n beetje alle eerder gedane metingen in de Zuid-Atlantische Oceaan van de afgelopen 40 jaar, kon Van Heuven uitrekenen dat andere, veel grotere watermassa’s, ook steeds meer CO2 zijn gaan bevatten.

    ‘Dat is een ingewikkeld verhaal, maar het komt erop neer dat de Zuid-Atlantische Oceaan, ten zuiden van de evenaar tot aan Antarctica, jaarlijks zo’n anderhalf miljard ton CO2 opneemt (ongeveer vier procent van de jaarlijkse menselijke CO2-uitstoot). Dat wordt door waterstromingen meegevoerd naar zo’n 1,5 kilometer diepte.’ En daarvan is achttien procen van het ‘onbekende’ CO2 terecht.

    Maar stiekem had hij het wel leuk gevonden als de Weddellzee die put zou zijn geweest. Want er waren onderzoekers die dat wel dachten. Niet dus. ‘Maar het is ook maar een klein zeetje. En er was wel veel discussie over. Sommige onderzoekers dachten dat het een enorme sink was, een put voor CO2. Het was natuurlijk leuk geweest als dat het geval was, maar nu is het tenminste een uitgemaakte zaak.’