De moderne wetenschap leert ons dat, daar waar twee zeeën elkaar ontmoeten, er een onzichtbare barrière tussen hen bevindt. Deze barrière verdeelt de twee zeeën waarbij elk zijn eigen temperatuur, zoutgehalte, en dichtheid heeft. In de Koran wordt hier over gesproken maar ook het verschil met een andere barrière namelijk die tussen zoet en zout water.

Scheiding tussen Zeeën

De Middellandse Zee is warmer, zouter en heeft een hogere dichtheid dan het water van de Atlantische oceaan. Het water van de Middellandse Zee, entert de wateren van de Atlantische Oceaan, bij de straat van Gibraltar. Daar beweegt het zich enkele honderden kilometers de Atlantische Oceaan in, op een diepte van ongeveer een kilometer. Hier behoudt het zijn eigen karakteristieken met betrekking tot warmte, zout gehalte en mindere dichtheid. Het water van De Middellandse Zee wordt op deze diepte begrensd.

Door de barrière tussen de zeeën, blijven zijn hun eigenschappen behouden. Zelfs tot op een diepte van 1.400 meter en op een afstand, die varieert tussen -100 tot 2500 meter, behouden de zeeën hun eigen temperatuur en zoutgehalte. Ondanks hoge golven, sterke stromingen en wisselende getijden, blijft de barrière bestaan.

In de Koran staat de barrière tussen twee zeeën vermeld in de volgende twee verzen:

Hij heeft de twee zeeën gescheiden, die elkaar eens zullen ontmoeten. Daartussen is een versperring geplaatst welke zij niet kunnen passeren. [Koran 55:19-20]

Scheiding tussen Zee en Rivier

De Koran spreekt anderzijds ook over de scheidingslijn tussen zoet en zout water, en het feit dat de wateren niet met elkaar mogen mengen:

En Hij is het die twee wateren heeft doen stromen, het ene zoet en het andere zout, en tussen hen heeft Hij een afscheiding en een versperring geplaatst.[Koran 25:53]

De Koran legt een duidelijke specifiek verschil door de afscheiding te noemen, als er gesproken wordt over zoet en zout water. Deze afscheiding wordt niet ter besproken als het over de begrenzing tussen twee zeeën gaat? Dit heeft een duidelijke reden en die kunnen we hedendaags verklaren.

De wetenschap heeft ontdekt dat in estuaria, waar zoet en zout water elkaar ontmoeten, de situatie verschilt met plaatsen waar twee zeeën elkaar ontmoeten. Het verschil zit hem in het onderscheid, dat gemaakt wordt door het grote verschil in zoutgehalte, tussen een laag zoet en een laag zoutwater. Deze scheiding wordt gevormd door een pycnocline zone(Een grenslaag tussen water met verschillende temperaturen of zoutgehalten), met een sterke dichtheidsdiscontinuïteit tussen de beide lagen.

De afscheidingszone ontstaat dus door het grote verschil in zoutgehalte van het zoete en zoute water.

Deze informatie is pas recent ontdekt met behulp van geavanceerde technische uitrusting die temperatuur, zoutgehalte, dichtheid, zuurstof oplosbaarheid etc. Met het menselijk oog kan je de grens tussen de twee zeeën niet zien. Wij zien uitsluitend één, homogene zee. Ook kun je de scheidingen van water in estuaria niet zien; namelijk zoet water, zout water en de scheidingszone.

De Atlantische Meridionale Overturning Circulatie (AMOC)

In de dieptes van de Atlantische oceaan is een prachtig water circulatie systeem aanwezig, een systeem dat een enorm belangrijk onderdeel is van het klimaatsysteem van de aarde. Het gaat om de Atlantische meridionale omwentelingscirculatie (MOC), ook wel de Atlantische thermohaliene circulatie (THC) genoemd. Om begrip te krijgen over wat eventuele veranderingen zoals vertraging of gehele stillegging van de circulatie voor invloed heeft op het klimaat ga ik eerst in op wat de circulatie precies inhoudt. In de oceaan is contante beweging aanwezig en deze beweging betreft een wereldwijde convectiestroom. Deze convectie wordt veroorzaakt door een combinatie van thermohaliene stromingen in de diepe oceaan en door de wind aangedreven stromingen aan het oppervlak. Thermo betekend temperatuur en haline betreft het zoutgehalte van het water.

De Atlantische meridionale omwentelingscirculatie (AMOC) circuleert water van het noorden van de aarde naar het zuiden en terug in een lange cyclus binnen de Atlantische Oceaan (figuur 1). Deze circulatie brengt warm water naar verschillende delen van de aarde.

Het begin van het circulatieproces wordt veroorzaakt door warm water dat dichtbij het oppervlak richting de polen beweegt (zoals de Golfstroom in de Noord-Atlantische Oceaan). In het noorden aangekomen koelt het water af en vormt het zee-ijs. Tijdens de vorming van het ijs blijft zout achter in het oceaanwater. Door de grote hoeveelheid zout in het water wordt de dichtheid van het water groter en zinkt het water naar beneden. In de diepere lagen van de oceaan wordt het dichtere water naar het zuiden gevoerd. Uiteindelijk beweegt het water weer naar het oppervlak van de oceaan en warmt het op in een proces dat opwelling wordt genoemd, waarmee de cyclus wordt voltooid.

De gehele circulatiecyclus van de AMOC is vrij langzaam. Het duurt naar schatting 1.000 jaar voordat een pakket (elke gegeven kubieke meter) water haar reis langs de circulatieroute heeft voltooid.

Onderzoek naar de AMOC

De AMOC wordt met verschillende methoden onderzocht. Een van de voornaamste methoden is het simuleren van de AMOC met modellen. Een voorbeeld hiervan is het onderzoek van Stouffer et.al. 2006, dit onderzoek heeft de reactie van de AMOC op verstoring door zoetwater en de bijbehorende klimaatveranderingen met elkaar vergeleken. Het principe is dat als de temperaturen op aarde stijgen het moeilijker wordt om in de buurt van Groenland zee-ijs te vormen en het landijs hier eerder smelt. Dit zorgt voor een toevoer van zoetwater ter plaatse van de omwenteling. Hopelijk kun je je voorstellen dat zo’n toevoer invloed zal hebben op het gedrag van de AMOC. Alle modellen die zijn vergeleken in het onderzoek van Stouffer et.al. 2006 laten zien dat de stromingssnelheid van de AMOC zal afnemen bij een zoetwaterinvoer van 0,1 Sv (1 Sv = 10^6 m³/s) met 30% na 100 jaar, maar niet stil gelegd zal worden. Wanneer er wordt gesimuleerd met een grotere zoetwatertoevoer (1,0 Sv) wordt de AMOC wel snel uitgeschakeld.

OSNAP-programma

In 2014 is er een programma gelanceerd om de variatie in de AMOC te meten. Dit programma heet de Subpolar North Atlantic Program (OSNAP). Aan het programma dragen de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Duitsland, Nederland, Canada en China bij. Het OSNAP-observatiesysteem bestaat uit een netwerk van boeien, sensoren en meetstations die over verschillende locaties in de oceaan zijn verspreid, met als doel de stroom van warmte, zout en zoetwater in de oceaan te meten.

Het OSNAP-systeem bestaat uit twee delen. De twee netwerken bestaan uit dicht op elkaar geplaatste boeien, die de temperatuur, zoutgehalte en snelheidsvelden van het water meten. De boeien zijn geplaatst bij de continentale grenzen en aan beide flanken van de Reykjanes-rug. Naast deze meetapparatuur zijn er nog meer meetinstrumenten bij het onderzoek betrokken. De metingen die met deze meetinstrumenten worden gedaan zijn bedoeld om gedetailleerde informatie te leveren over het transport van warmte en zoetwater en de dynamiek van de oceaanstromen, wat cruciaal is voor het begrijpen van de klimaatverandering en oceaancirculatiesystemen.

De boeien en andere meetapparatuur wordt na een periode van meten omhooggehaald door onderzoekers op een onderzoeksschip. Naast de OSNAP-gegevens zijn metingen van drijvers, satellietaltimetrie (Een satellietaltimeter meet de hoogte van het zeeoppervlak) en oppervlaktemeetwaarden van de windvelden nodig voor het onderzoek. De drijvers bewegen met de oceaanstromingen mee en stijgen en dalen tussen het oppervlak en een midden waterniveau.

Over een periode van 21 maanden (2014-2016) is de data verzameld en wordt in het onderzoek van Lozier et.al. 2019 geconcludeerd dat de AMOC over deze periode over de gehele OSNAP-sectie een aanzienlijke kortdurende variabiliteit laat zien. Door de korte meetperiode kan er geen bewijs van seizoensgebondenheid worden achterhaald.

Wat wel uit het onderzoek blijkt, is dat de AMOC niet wordt aangedreven vanuit de Labrador Zee bij Canada wat tot 2019 gedacht werd, maar door afkoelende wateren ten westen van Europa, tussen Groenland en Schotland. In dit gebied vindt de omwenteling plaats wanneer het warme, zoute, ondiepe water afzinkt en veranderd in kouder, zoeter en dieper water. Het warme water wordt door de stromingen en wind van de tropen naar het noorden vervoerd en het afgekoelde water via de Irminger Zee en het IJsland bekken terug naar het zuiden.

Onderzoek naar de AMOC is zo belangrijk omdat de omwentelingscirculatie enorme hoeveelheden antropogene koolstof diep in de oceaan brengt en daarmee helpt om de opwarming van de aarde af te remmen. De grootste natuurlijke opslag van deze koolstof bevindt zich in de Noord-Atlantische Oceaan.

Kortom het modeleren en meten van de variatie in de snelheid van het water dat via de AMOC stroomt en de variaties in zoutgehalte en temperatuur van het water kunnen een grote bijdragen leveren aan de monitoring van de invloed van de AMOC op het huidige klimaat.

Invloed van de AMOC op het klimaat

De temperatuur in Noordwest-Europa is hoger dan in het noorden van Canada, ondanks het feit dat deze gebieden op dezelfde breedtegraad liggen. Dit komt mede door de Warme Golfstroom, die warm water van de Golf van Mexico naar onze regio en zelfs tot voorbij de Noordkaap brengt. De stroming is deel van een wereldwijde ‘transportband’ van oceaanwater, die wordt gedreven door zout- en temperatuurverschillen. De Golfstroom wordt daarnaast ook door de wind aangedreven.

Het water in de Warme Golfstroom koelt af terwijl het zich naar de Noord-Atlantische Oceaan verplaatst en bevriest in de winter gedeeltelijk tot zee-ijs. Omdat zout niet mee bevriest, wordt het omringende zeewater zouter. Zout, koud water is zwaarder dan zoet, warm water. Ten zuidwesten van Groenland en ten noorden van IJsland zinkt het water 2 tot 3 kilometer naar beneden en stroomt hierna weer terug naar het zuiden. Zo stroomt aan het oppervlak relatief licht, warm water noordwaarts en stroomt zwaarder, koud water op diepte naar het zuiden. Deze stroming heet de Atlantische Meridionale Overturning Circulatie (AMOC) en bepaalt mede de sterkte van de Golfstroom.

Door het smelten van steeds meer ijs op Groenland en door een toename van de neerslag wordt het water rond Groenland steeds zoeter en daarmee lichter. Ook de hogere watertemperaturen zorgen ervoor dat het water minder zwaar wordt. Het gevolg is dat minder water afzinkt en de AMOC verzwakt. Klimaatwetenschappers vermoedden al in de jaren 80 dat dit een mogelijk gevolg zou zijn van de wereldwijde opwarming.

Er is sindsdien een enorme inspanning geleverd om de sterkte van de AMOC te meten. Een combinatie van alle beschikbare gegevens laat zien dat de AMOC sinds het midden van de vorige eeuw met zo’n 15 procent vertraagd is. Ook laten waarnemingen zien dat de zeewatertemperatuur afneemt in het gebied waar het water naar beneden zinkt ten zuidoosten van Groenland, precies zoals voorspeld bij een afzwakking van de AMOC. Indirecte metingen aan bijvoorbeeld sediment en ijsboorkernen wijzen uit dat de AMOC in de afgelopen duizend jaar niet zo zwak is geweest als nu.

Je weet eigenlijk pas zeker dat een kantelpunt bereikt is als het voorbij is, maar dan is het natuurlijk te laat. Daarom zijn wetenschappers druk op zoek naar signalen die aangeven dat we een kantelpunt naderen. Twee recente studies naar dergelijke signalen concluderen dat de AMOC inderdaad een kantelpunt nadert. Vaak zijn de gevonden signalen gebaseerd op statistiek, zoals een Deense studie van afgelopen zomer. Zij concludeerden dat de AMOC waarschijnlijk deze eeuw zal kantelen.

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht kozen een andere benadering in hun veelbesproken artikel: zij gebruikten een klimaatmodel om de signalen te verkennen die optreden als de AMOC dicht bij het kantelpunt komt. Een van die signalen is de hoeveelheid zout die de Noord-Atlantische oceaan binnenstroomt vanuit de zuidelijke oceanen. Op basis van waarnemingen hiervan concluderen ze dat de AMOC op weg is richting het kantelpunt. Wanneer het kantelpunt bereikt zal worden, is nog onduidelijk.

Volgens het laatste IPCC rapport zal de AMOC deze eeuw verder verzwakken, maar een abrupte ineenstorting (dat wil zeggen, een kantelpunt) wordt in dat rapport niet voor 2100 verwacht. Deze conclusies zijn gebaseerd op eerdere studies met klimaatmodellen die volgens Utrechtse studie de stabiliteit van de AMOC niet goed simuleren.

Dat de AMOC kan kantelen weten we uit het aardse verleden. Het is dus niet slechts een theoretisch concept. Zo kwam er aan het einde van de laatste ijstijd zo'n 12.000 jaar geleden in korte tijd een reusachtige hoeveelheid smeltwater in de Atlantische Oceaan terecht, afkomstig van de smeltende IJskap op Noord-Amerika. Dit zoete water was te licht om af te zinken naar de diepzee. De motor van de AMOC haperde en de AMOC kwam nagenoeg tot stilstand doordat het kantelpunt werd overschreden. Een tijdelijke afkoeling van het klimaat op het noordelijk halfrond was het gevolg. Dit is in het verleden herhaaldelijk gebeurd.

Het stilvallen van de AMOC heeft grote gevolgen voor het klimaat wereldwijd. Zo neemt de kans op overstromingen in Noord-Amerika toe door een snelle zeespiegelstijging en verschuiven regengebieden in de tropen door de verandering in zeewatertemperaturen. In de Sahel bijvoorbeeld valt er dan minder regen. Aangezien de Warme Golfstroom warmte van het Caribisch gebied naar Europa brengt, leidt het stilvallen van dit transport juist bij ons tot forse en snelle afkoeling. De mate van afkoeling hangt af van de begintoestand: beginnend vanuit een pre-industrieel klimaat, zoals van Westen en co-auteurs doen in hun studie, is de afkoeling heel sterk. Dat komt onder andere omdat de hoeveelheid zeeijs zich dan flink kan uitbreiden, en door de extra reflectie van zonlicht versterkt dat de afkoeling. De uiteindelijke afkoeling in Nederland zou zo'n 7 graden kunnen bedragen en er valt minder regen. Dat is te snel om tijdig afdoende maatregelen te treffen om met de gevolgen om te gaan, stellen de Utrechtse onderzoekers in hun artikel.

De invloed van zoet water

Volgens een Engelse studie nemen de landbouwopbrengsten af met wel 30 procent. En de zeespiegel langs de Nederlandse kust zal nog met zeker een halve meter extra stijgen bovenop de zeespiegelstijging die we verwachten als de AMOC niet stilvalt. Ook wereldwijd verandert er van alles: de Sahel zal nog droger worden dan nu, de moessonregens zullen veranderen.

De AMOC is een belangrijke transporteur van allerlei nutriënten vanuit het zuiden naar het noorden. Als dat voor een groot deel wegvalt, heeft dat grote effecten op ecosystemen. Er zal waarschijnlijk veel plankton verdwijnen in de Atlantische Oceaan tussen Schotland en Groenland.

De mogelijke effecten hangen erg af van het klimaat waarin de AMOC stilvalt. Een kanttekening die ik plaats bij een recente Utrechtse studie is dat de onderzoekers in het model dat ze gebruiken, uitgaan van een pre-industrieel klimaat, dat wil zeggen, het klimaat van voor 1850. Dat klimaat was veel koeler dan ons klimaat nu. Volgens dat model vriest de hele Noordzee dicht als de AMOC stilvalt. In ons huidige, warmere klimaat verwacht ik dat niet. In een koeler klimaat zijn de effecten van het stilvallen van de AMOC groter. Bovendien liggen de gebieden waar die effecten het grootst zijn dan zuidelijker. Het effect is namelijk het grootst in het gebied waar de zuidelijke grens van zeeijs-bedekking in de winter naar het zuiden opschuift. Als de Noordzee ’s winters dichtvriest, is dat effect voor Nederland en onze buurlanden het grootst. In een warmer klimaat zullen die effecten bij ons een stuk kleiner zijn en de regio met de meeste afkoeling zal naar het noorden verschuiven.

We kunnen bijvoorbeeld meer inzetten op landbouw of veeteelt die minder last heeft van dalende temperaturen en verdroging. Want vooral de lentes en zomers zouden veel droger worden. Je kunt nu al nadenken over het telen van gewassen die veel beter bestand zijn tegen verdroging. En het Rijk zou dat kunnen stimuleren. Ook denk ik aan extra maatregelen om meer water te kunnen vasthouden.

Nieuwe zoetwaterbron

Geofysici van het WoodsHole Oceanographic Institution en het Columbia Earth Institute hebben recentelijk een nieuwe zoet water bron ontdekt op een onverwachte plek, in de dieptes van de Atlantische Oceaan. Het aquifer bevat zo een 2800 km2 water, strekt zich ongeveer 90 km ver uit de kust, en bevindt zich ter hoogte van de staat New Jersey, dan noordwaarts, richting Martha’s Vineyard, Massachusetts. Het is vooralsnog lastig te zeggen of dit aquifer een bron van zoet water zal zijn voor de mensen die er in de buurt wonen, maar het is een veelbelovend teken voor regio’s over de hele wereld met een vergelijkbare geologie, vooral omdat zoet water schaarser wordt.

Momenteel zijn er naar schatting nog zo een twee miljard mensen op aarde verstoken van schoon zoet water en mochten toekomstige klimaatproblemen zich opstapelen dan zullen conflicten over zoet water niet ondenkbaar zijn.

“Er is voldoende bewijs van onderzees grondwater met een laag zoutgehalte in het continentale plat van de wereld, met directe of indirecte waarnemingen op alle continenten”, aldus de auteurs. Dus in een kustgebied waar zoet water minder overvloedig wordt, kan ondergronds water een goedkopere manier zijn om drinkwater te verkrijgen dan ontzilt zeewater.

De oorsprong van dit aquifer beslaat waarschijnlijk enkele millennia. Het water zou mogelijk van een oude gletsjer kunnen zijn. Hun wetenschappelijk artikel is gepubliceerd op 18 juni j.l. Het team o.l.v. Chloe Gustafson, een Ph.D. kandidaat aan de Columbia University in New York, werd gemotiveerd door de geologische geschiedenis van de regio om ondergronds zoet water te zoeken voor de kust van het noordoosten van de VS.

Specifiek waren ze nieuwsgierig naar de grens van de Laurentide-ijskap, die bijna 115 miljoen km2 in Canada en de noordelijke VS bedekte gedurende miljoenen jaren tijdens het Last Glacial Maximum**, ongeveer 26.500 jaar geleden. In die tijd waren gletsjers het grootst, en de Laurentide-ijskap reikte verder dan de kust van het huidige New Jersey en Massachusetts. Na verloop van tijd raakte, toen de ijskap smolt, dit water gevangen in zogeheten ‘pockets’ (holtes) en toen het zeeniveau steeg, raakte dit ‘fossiele water’ gevangen onder de zeebodem.

Eerdere geologische onderzoeken voor oliemaatschappijen door co-auteur Kerry Key, Ph.D., hebben reeds lang water met weinig zout in de regio aangetoond, maar het was niet duidelijk of die reservoirs onderling waren verbonden. Bij het boren naar olie stuitte men soms op zoet water. Om te verduidelijken of die punten van zoet water met elkaar verbonden waren, gebruikte het team elektromagnetische beeldvormingstechnologie. Door het meten van de geleidbaarheid onder de zeebodem konden ze observeren of het water zoet of zout was, omdat zout water meer geleidend is dan zoet water. Ze ontdekten dat het water op de meeste locaties relatief laag was in zoutgehalte. Het is vrij zoet i.v.m.

De auteurs zeggen ook dat er potentieel is voor nog meer nagenoeg zoet water. Het lichte zoutgehalte van het water opent echter de mogelijkheid van een tweede verklaring van de oorsprong van dit aquifer. Het ondergrondse water van het land sijpelt door het sediment naar beneden, en als water van regenval en rivieren in New Jersey in de grond sijpelt, is het mogelijk dat het in het aquifer terechtkomt. Deze hypothese wordt ondersteund door het feit dat het zoutgehalte van de aquifer het laagst is in de buurt van de kust - minder dan 15 delen per duizend, (gele stippen) - en groter naarmate het verder naar de zee beweegt (roze stippen). Dit suggereert dat zoet water van de kant van de kust de aquifer ingaat en zich in de loop van de tijd vermengt met zeewater.

Waarom is de zee zo zout?

Voor sommigen is een zee in de buurt een vereiste voor de vakantie. Hier kun je heerlijk genieten en tot rust komen. Maar waarom is de zee zo zout?

Zout ontstaat door de slijtage van rotsen (erosie). Door de regen komen deeltjes ervan in het water terecht. Deze lossen op zodra ze in een rivier terecht komen. Maar van 1 soort deeltje is er zoveel dat deze niet allemaal worden opgenomen, namelijk natriumchloride, oftewel zout. Omdat de zon een deel van het water weer verdampt, blijft er veel zout over. Overigens zorgen niet alleen rotsen voor het hoge zoutgehalte van de zee, ook onderzeese vulkanen kunnen zoutvorming veroorzaken. Het gemiddelde gehalte natriumchloride in zeewater is zo’n 35 gram per liter. Maar sommige zeeën zijn nog véél zouter. Dit zijn vaak wateren die dichtbij de evenaar liggen. Dit zijn de heetste plekken op aarde. Er zijn ook zeeën waar het water relatief zoeter is dan andere wateren. Dit zijn vaak degene waar veel water van gletsjers en uit rivieren naartoe stroomt. Zo ook de Noordzee, die dus relatief zoet is. Je hebt vast wel eens (per ongeluk) een slok van de zee genomen. En die proeft alsnog behoorlijk zout.

Het zal niet als een verrassing komen: de Dode Zee is de zoutste zee op aarde. Dit water langs de grens van Jordanië, Israël en de Westelijke Jordaanoever bestaat voor 33 procent uit zout, dat is zo’n 332 gram zout per liter. Ter vergelijking: de Noordzee bestaat voor 3,5 procent uit zout. De reden hiervoor is dat het water hier niet kan wegstromen. Daarnaast is het in dit gebied heel warm en regent het amper. Allemaal factoren waardoor de zee zo zout blijft.

Maar de Dode Zee is niet de zoutste plek op aarde. Dat is namelijk het Don Juanmeer op Antarctica. Het bestaat voor 40 procent uit zout. Dat is zoveel, dat het meer ook niet kan bevriezen. Het vele zout in zee zorgt er niet alleen voor dat je zo goed kan drijven. Ook is het een goede smaakmaker voor gerechten. Bovendien kun je er ook goed mee schoonmaken.

De scheiding van water in de Golf van Alaska

De duidelijk zichtbare scheiding wordt veroorzaakt door een verschil in zoutgehalte in de twee verschillende delen van het water. Deze foto is genomen door Kent Smith in de Golf van Alaska. Het gaat niet om het water van twee oceanen. Het lichtblauwe deel van het water is water van gesmolten gletsjers, het donkerblauwe deel van het water is water van de Grote Oceaan (the Pacific Ocean). Het water van de gletsjers heeft een lager zoutgehalte dan het oceaanwater. Daardoor mengen de twee "soorten" water zich moeilijk, maar dit gebeurt uiteindelijk wel.

labels:

Zie ook: