De zee stijgt gevaarlijk snel: Help, we verdrinken!
Amsterdam, Kopenhagen, Oslo – deze steden liggen zo laag, dat overstromingen nu al dreigen. En dit is pas het begin. De zee kan tot 2300 met maar liefst 15 meter stijgen. Gelukkig willen knappe koppen met gigantische sluizen en dammen van honderden meters voorkomen dat de watermassa’s onze steden opslokken.
Er wordt volop gewaarschuwd. En toch weigeren duizenden mensen zich te laten evacueren uit New Orleans. Tropische cyclonen hebben ze immers al vele keren overleefd.
Maar Hurricane Katrina is geen doorsnee orkaan.
Een stormvloed van wel 9 meter hoog beukt tegen de kust, en er valt ook nog eens 300 millimeter regen.
Door de regen stijgt de waterstand in onder meer de Mississippi, die door de stad stroomt, razendsnel. En door de stormvloed aan de kust kan het rivierwater nergens heen. Een paar uur later zijn grote delen van New Orleans overstroomd. Er komen meer dan 1800 mensen om.
Sinds Katrina op 29 augustus 2005 New Orleans liet overlopen, zijn er vaker soortgelijke rampen voorgekomen in de wereld. En overstromingen worden door klimaatverandering steeds frequenter.
Al deze eeuw kunnen de waterstanden met een meter stijgen, en in het laatste rapport van het klimaatpanel van de VN, het IPCC, waarschuwen onderzoekers voor 15 meter in het jaar 2300. Dat zal dagelijks rampen in de categorie Katrina veroorzaken en hele landen doen zinken.
Maar misschien loopt het niet zó erg uit de hand. Knappe koppen hebben namelijk een aantal nogal extreme projecten bedacht die onze landen en steden moeten beschermen – waaronder een dam van maar liefst 637 kilometer dwars door de Noordzee.
Hitte en water tillen de zee op
De waterstand in de oceanen volgt het klimaat op aarde. Als die afkoelt, daalt het water, en als de aarde opwarmt, stijgt het water.
In oktober 2023 werd Noord-Europa getroffen door de ergste stormvloed in 100 jaar. Kuststeden stonden onder water, en de zee strooide met schepen en vissershutjes.
De zeespiegelstijging komt met name door twee processen. De eerste is zeer bekend: landijs smelt door de warmte en het water stroomt naar de zee. Dat gebeurt al in Groenland, Antarctica en allerlei gebergten.
De andere reden ligt minder voor de hand: hoe warmer het zoute water is, hoe meer ruimte het inneemt. Die zogeheten thermische uitzetting is zelfs goed voor maar liefst 40 procent van de zeespiegelstijging.
Trillende moleculen laten de zee stijgen
1. Koude stof houdt zich koest
Temperatuur is thermische energie, die zich uit in trillingen in atomen en moleculen. Bij het absolute nulpunt van -273,15 °C liggen de atomen helemaal stil. Dus hoe kouder het water is, hoe rustiger de moleculen zijn.
2. Warmte veroorzaakt trillingen
Wanneer de stof opwarmt, worden de trillingen heviger. De individuele watermoleculen in de oceanen trillen steeds heviger naarmate het water meer van de opwarming van de aarde opneemt.
3. Moleculen stoten elkaar af
Hoewel het molecuul zelf nog steeds even groot is, zorgen de hevige trillingen ervoor dat het molecuul zijn buren verder weg duwt. Hierdoor neemt dezelfde hoeveelheid water steeds meer ruimte in naarmate het water opwarmt.
4. Thermische uitzetting neemt de meeste ruimte in beslag
Tussen 1993 en 2016 steeg de zee in totaal 7 centimeter. Vooral thermische uitzetting droeg daaraan bij, met 1,15 millimeter per jaar, gevolgd door het smelten van gletsjers (0,64 mm/jaar), Groenland (0,60 mm/jaar) en Antarctica (0,19 mm/jaar).
Sinds 1900 is de waterstand op aarde met 21 centimeter gestegen.
De zeespiegelstijging komt met name door smeltend ijs en thermische uitzetting, maar veranderingen in de hoeveelheid zoet water spelen ook mee. We pompen namelijk heel veel grondwater op om te drinken, en als we er klaar mee zijn, stroomt het naar de zee.
Daardoor kan zelfs een kleine storm zorgen voor overstromingen, en grotere stormvloeden stromen verder landinwaarts, bijvoorbeeld in New York in 2012, toen het zeewater door Hurricane Sandy verder kwam dan ooit tevoren. Tot wel 17 procent van New York stond onder water – dat is 130 km2 – en in Manhattan reikte het water tot 14th Street.
Brooklyn was een van de wijken in New York die het hardst werd getroffen toen orkaan Sandy de Atlantische Oceaan de stad in liet stromen.
Gelukkig hebben ingenieurs een gereedschapskist vol maatregelen die voorkomen dat de zee onze steden binnendringt. Maar eerst moeten politici knopen doorhakken.
Vluchten of vechten?
Er zijn namelijk drie globale strategieën in de strijd tegen de zee.
De eerste is strategisch terugtrekken: we geven steden dicht bij de zee op. In plaats daarvan bouwen we nieuwe steden en industrieën verder landinwaarts.
De tweede is verbouwen: we laten de gebouwen staan, maar tillen ze op of bouwen ze om zodat de onderste verdiepingen een zout voetenbadje wel kunnen hebben. Daarvoor moeten bijvoorbeeld elektrische installaties uit de kelder verdwijnen.
De laatste strategie is een tegenaanval: we weigeren de zee toegang tot onze steden en gaan de strijd aan met havenmuren, stormvloedkeringen en pompen.
4 millimeter per jaar stijgt de zee nu – maar er zal een versnelling komen.
In het Westen zal vaak voor de laatste tactiek gekozen worden. En in steden die extra laag liggen is de klus al begonnen, zoals in de Italiaanse stad Venetië.
De stad staat bekend om haar lage ligging en haar kanalen, die verbonden zijn met een lagune, die op zijn beurt verbonden is met de Adriatische Zee.
Venetië ligt echter slechts een meter boven het zeeniveau, en dat betekent dat de huidige stijging van 21 centimeter al elk jaar zorgt voor ernstige overstromingen.
Daarom heeft het stadsbestuur ervoor gekozen om drie zogeheten stormvloedkeringen te bouwen bij de lagune.
VIDEO: Op drie plekken beschermen stormvloedkeringen de laag liggende stad Venetië tegen overstromingen vanuit de Adriatische Zee.
De keringen werden in 2020 voltooid, en als ze sluiten, blokkeren ze een stormvloed die van de Adriatische Zee de lagune in wil stromen.
Net als Venetië heeft New Orleans in het zuiden van de VS stormvloedkeringen gebouwd in de inhammen van de haven, evenals enorme dijken langs de oceaan en de Mississippi. De beschermende dijken veroorzaken echter wel andere problemen.
Stormvloeden in de Golf van Mexico zijn namelijk gekoppeld aan orkanen en daarmee grote hoeveelheden regen. Door de dijken kan de regen niet zomaar de rivier in lopen, en daarom heeft New Orleans een aantal van de krachtigste pompen ter wereld ingekocht.
In totaal heeft de stad 24 pompstations, die 1400 m3 water per seconde de oceaan in kunnen pompen. Dat zijn 34 Olympische zwembaden per minuut.
Venetië en New Orleans zijn goed voorbereid op de zeespiegelstijging van 21 centimeter van nu – maar dat is kinderspel.
Instorting kan de zee met 15 meter doen stijgen
Zelfs in de meest optimistische scenario’s zal het water over 75 jaar nog 40 centimeter zijn gestegen. Dat betekent dat alle kuststeden voor die tijd stormvloedkeringen en pompen moeten hebben, maar ook dat we nog genoeg tijd hebben om die te bouwen.
Als we die positieve scenario’s willen laten uitkomen, moet de energietransitie er wel heel snel voor zorgen dat de uitstoot van broeikasgassen daalt.
In het pessimistische scenario bereiken we die 40 centimeter al over 40 jaar, en daarna is de stijging helemaal niet meer te remmen. In het rapport van het IPCC van voorjaar 2023 voorspellen de onderzoekers dat er een kans is dat we 2,3 meter stijging al in 2100 halen en 15 meter in 2300.
De oceanen stromen over
Smeltwater van gletsjers en opwarmende oceanen zorgen ervoor dat de zeespiegel stijgt. Tot nu toe is de stijging ongeveer 21 centimeter, maar deze versnelt en kan in minder dan 300 jaar oplopen tot 15 meter.
Hogere waterstand is onvermijdelijk
Zelfs als we vanaf nu geen broeikasgassen meer uitstoten (blauw), zal de zeespiegel tot 2100 blijven stijgen. Dat zal dan echter maar een halve meter zijn, die zo langzaam gaat dat voortdurende aanpassing mogelijk is.
Kooldioxide versnelt de stijging
Als we steeds meer broeikasgassen blijven uitstoten, zal de zeespiegel sneller stijgen (rood). De zee zal in 2100 waarschijnlijk 80 centimeter hoger staan dan nu, en de versnelling zal nog eeuwen doorgaan.
De zee slaat op tilt
Sommige ijs- en oceaanprocessen begrijpen we nog steeds maar half. Daarom is er een klein risico op extreme zeespiegelstijging (stippellijn). In het ergste geval kan de zee 2,3 meter stijgen tot 2100 en wel 15 meter tot 2300.
Het scenario van extreme zeespiegelstijging kan alleen uitkomen als verschillende factoren meespelen. Ten eerste moet de uitstoot van broeikasgassen op een extreem hoog niveau blijven.
Ten tweede moeten zowel de oceanen als de ijskappen zeer gevoelig blijken voor hogere temperaturen.
Ten slotte moet de opwarming verschillende processen activeren die zichzelf versterken. Dat heet negatieve terugkoppeling, en een vorm daarvan ligt op de loer in het verre zuiden.
2,3 meter zeespiegelstijging in 2100 is de meest pessimistische voorspelling.
Antarctica wordt namelijk bedekt door een enorme ijskap, waaruit lange ijsplaten in de oceaan lopen. De platen zijn vastgevroren aan de zeebodem en fungeren als een stop voor de ijskap op het land. Maar als de zee stijgt, ontstaat er een hevige opwaartse kracht – en die trekt aan de vastgevroren kappen.
Alsof je een badeend onder water houdt.
Als de trekkracht te sterk wordt, kunnen de ijsplaten breken en een instorting op gang brengen, waardoor het landijs het water in glijdt.
Gigantische ijsschotsen zullen noordwaarts drijven naar warmer water en smelten, waardoor de zee snel zal stijgen en stormvloedkeringen en pompen het overstromingswater niet zullen kunnen tegenhouden.
Reusachtige dijken houden het water buiten
Veel kuststeden in het Westen hebben al klimaatplannen. Ze beschrijven hoe ze het water buiten willen houden – als de zeespiegel tenminste beheerst stijgt.
Rotterdam is al beschermd tegen enorme stormvloeden, maar volgens een groep Nederlandse onderzoekers moet mogelijk heel Noordwest-Europa worden ingedamd.
Maar als de stijging deze eeuw nog in de meters in plaats van centimeters loopt, zullen de kosten niet te overzien zijn.
Daarom zijn onderzoekers groter gaan denken om te kijken of één structuur meerdere steden tegelijk kan beschermen – of zelfs een groot deel van de westkust van Europa.
Dat is het doel van het Nederlandse project Northern European Enclosure Dam, NEED.
Het idee is om de Noordzee af te sluiten van de Atlantische Oceaan met twee gigantische dammen: NEED-noord, 476 kilometer van Schotland naar Noorwegen, en NEED-zuid, 161 kilometer van Engeland naar Frankrijk.
Reusachtige dam om Noordwest-Europa te redden
De stijgende zeespiegel vormt een directe bedreiging voor miljoenen mensen over de hele wereld, ook in Noordwest-Europa. Daarom stelden wetenschappers in 2020 voor om de hele Noordzee in te dammen.
1. De zee bedreigt Noordwest-Europa
Volgens de wetenschappers moeten we twee dammen bouwen: één van Frankrijk naar Engeland van 161 kilometer en één van Schotland naar Noorwegen van 476 kilometer. Samen sluiten ze de Noordzee af, wat duizenden kilometers kust kan beschermen.
2. Diepte vormt een uitdaging voor ingenieurs
De dammen moeten diepten van minstens 300 meter overbruggen. Een mogelijke oplossing is een kern van modder en zand omgeven door een schild van keien uit de Noorse fjorden. De basis zal meer dan een kilometer breed zijn, en de top reikt 35 meter boven zeeniveau.
3. Groot-Brittannië verenigt zich met Europa
Aan de bovenkant worden snelwegen en spoorwegen aangelegd om Groot-Brittannië met Europa te verbinden. De dammen zijn uitgerust met sluizen voor schepen en met enorme pompen die het waterpeil en het zoutgehalte regelen.
De enorme afstanden en diepten die de dammen moeten overbruggen vormen grote technische uitdagingen. De zee is soms namelijk meer dan 300 meter diep. En hoewel de dammen ook pompen krijgen die de zoutbalans in de Noordzee regelen, zijn de gevolgen voor wilde dieren nog onduidelijk.
Voor de bouw is ongeveer 51 miljard ton zand nodig – dat is ongeveer evenveel als wat er wereldwijd in een jaar gebruikt wordt. Maar de onderzoekers achter het project weten zeker dat het haalbaar is.
Het project kost ongeveer 500 miljard euro en duurt 20 jaar, maar dat is eigenlijk relatief goedkoop.
500 miljard euro zal het kosten om de hele Noordzee in te dammen.
In één klap beschermen de dammen dan meer dan 25 miljoen Europeanen die nu minder dan twee meter boven zeeniveau leven tegen het lot dat de inwoners van New Orleans beschoren was toen orkaan Katrina de stad bijna 20 jaar geleden overspoelde.