–>AGU
WASHINGTON – Kleine valleien aan de top van de ijskap van Antarctica bereiken temperaturen van bijna min 100 graden Celsius (min 148 graden Fahrenheit) in de winter, zo blijkt uit een nieuwe studie. De resultaten kunnen het begrip van wetenschappers veranderen over hoe laag de temperaturen aan het aardoppervlak kunnen worden, aldus de onderzoekers.
Wetenschappers kondigden in 2013 aan dat ze de laagste temperaturen aan het aardoppervlak hadden gevonden: Sensoren op verschillende aardobservatiesatellieten maten temperaturen van min 93 graden Celsius (min 135 graden Fahrenheit) op verschillende plekken op het Oost-Antarctisch Plateau, een hoog besneeuwd plateau in centraal Antarctica dat de Zuidpool omvat. Maar de onderzoekers hebben die eerste studie herzien met nieuwe gegevens en ontdekten dat de temperaturen in feite min 98 graden Celsius (min 144 graden Fahrenheit) bereiken tijdens de zuidelijke poolnacht, meestal in juli en augustus.
Toen de onderzoekers vijf jaar geleden voor het eerst aankondigden dat ze de koudste temperaturen op aarde hadden gevonden, stelden ze vast dat aanhoudende heldere luchten en lichte winden nodig zijn om de temperaturen zo laag te laten dalen. Maar de nieuwe studie voegt een draai aan het verhaal toe: Niet alleen is een heldere hemel nodig, maar de lucht moet ook extreem droog zijn, omdat waterdamp wat warmte in de lucht vasthoudt.
De onderzoekers observeerden de ultra-lage temperaturen in kleine putjes of holtes in de Antarctische ijskap. De super koude, super droge lucht is dichter dan de iets warmere lucht eromheen, dus valt het in de holtes en wordt ingesloten. Hierdoor kan het sneeuwoppervlak en de lucht erboven verder afkoelen, totdat de heldere, kalme, droge omstandigheden veranderen en de koude lucht zich mengt met warmere lucht hoger in de atmosfeer.
“In dit gebied zien we perioden van ongelooflijk droge lucht, en dit zorgt ervoor dat de warmte van het oppervlak van de sneeuw gemakkelijker de ruimte in kan stralen,” zei Ted Scambos, een senior onderzoekswetenschapper bij het National Snow and Ice Data Center aan de Universiteit van Colorado-Boulder en hoofdauteur van de nieuwe studie in Geophysical Research Letters, een tijdschrift van de American Geophysical Union.
Het record van min 98 graden Celsius is ongeveer zo koud als het aan het aardoppervlak kan worden, aldus de onderzoekers. Om de temperatuur zo laag te krijgen, moet er een heldere hemel en droge lucht zijn die enkele dagen aanhouden. De temperatuur zou nog iets lager kunnen dalen als de omstandigheden enkele weken aanhielden, maar dat is zeer onwaarschijnlijk, aldus Scambos.
Sneeuwbuien op een kampeerterrein bij het Vostok Station in de Antarctische zomer.
Credit: Ted Scambos, NSIDC/University of Colorado-Boulder.
Op zoek naar de koudste plek
Door de grote hoogte van het Oost-Antarctisch Plateau en de nabijheid van de Zuidpool heeft het het koudste klimaat van alle gebieden op aarde. De laagste luchttemperatuur ooit gemeten door een weerstation, min 89 graden Celsius (min 128 graden Fahrenheit), werd daar geregistreerd in het Russische Vostok Station in juli 1983.
Maar weerstations kunnen niet overal temperaturen meten. Dus in 2013 besloten Scambos en zijn collega’s om gegevens van verschillende aardobservatiesatellieten te analyseren om te zien of ze temperaturen op het plateau konden vinden die nog lager waren dan die in Vostok werden geregistreerd.
In de nieuwe studie analyseerden ze satellietgegevens die tussen 2004 en 2016 werden verzameld tijdens de winter op het zuidelijk halfrond. Ze gebruikten gegevens van het MODIS-instrument aan boord van NASA’s Terra- en Aqua-satellieten, evenals gegevens van instrumenten op NOAA’s Polar Operational Environmental Satellites.
De onderzoekers zagen aanvankelijk een brede regio van het plateau meer dan 3.500 meter (11.000 voet) boven de zeespiegel waar de temperaturen regelmatig daalden tot onder de min 90 graden Celsius (min 130 graden Fahrenheit) aan het sneeuwoppervlak. De laagste temperatuur die ze waarnamen was min 93 graden Celsius (min 135 graden Fahrenheit).
Data van de MODIS-instrumenten wordt gekalibreerd met behulp van temperatuurmetingen van weerstations op de grond. In 2016 heeft NASA de MODIS-gegevens opnieuw gekalibreerd met meer actuele metingen van weerstations, en de onderzoekers hebben de temperatuurgegevens opnieuw geanalyseerd. De weersomstandigheden op het plateau veranderden niet, maar de aangepaste satellietgegevens gaven de onderzoekers een nauwkeuriger beeld van wat de werkelijke laagste temperatuur was.
Ze ontdekten dat het laagterecord ongeveer 5 graden Celsius (9 graden Fahrenheit) kouder was dan ze oorspronkelijk rapporteerden, ongeveer min 98 graden Celsius (min 144 graden Fahrenheit).
Persistente winden vormen het oppervlak van de sneeuw van Oost-Antarctica in kleine duinvormen die ‘sastrugi’ worden genoemd.
Credit: Ted Scambos, NSIDC/University of Colorado-Boulder.
Hoe koud kan het worden?
Scambos en zijn collega’s analyseerden het terrein waar ze deze ultra-lage temperaturen zagen en ontdekten dat ze voorkwamen in kleine holtes van 2 tot 3 meter diep in het oppervlak van het ijs, aan de zuidkant van hoge bergkammen op het plateau.
Interessant was dat de onderzoekers een hele cluster van plaatsen ontdekten waar de temperaturen gedurende de periode van 14 jaar bijna exact tot dat laagterecord waren gedaald, ook al lagen ze honderden kilometers uit elkaar. Dat zette hen aan het denken: Is er een grens aan hoe koud het kan worden op het plateau?
Om de temperatuur tot dat laagterecord te laten dalen, moet het helder zijn en moet de lucht gedurende enkele dagen kurkdroog zijn. Nadat de temperatuur onder een bepaald punt is gezakt, koelt de lucht zo langzaam af dat het niet merkbaar kouder kan worden voordat de weersomstandigheden veranderen, aldus de onderzoekers. Minus 98 graden Celsius lijkt dus de grens te zijn van hoe koud het aan het aardoppervlak kan worden, zei Scambos.
“Er is een grens aan hoe lang de omstandigheden aanhouden om het tot deze ultralage temperaturen te laten afkoelen, en een grens aan hoeveel warmte je eigenlijk door de atmosfeer kunt krijgen, omdat waterdamp bijna onbestaande moet zijn om bij deze temperaturen warmte van het oppervlak af te geven,” zei hij.
Het onderzoeksteam heeft een reeks instrumenten ontwikkeld die ontworpen zijn om de hele winter op de koudste plaatsen te overleven en te werken, om zowel sneeuw- als luchttemperaturen te meten. Zij zijn van plan de instrumenten binnen de komende twee jaar in te zetten.
###
De American Geophysical Union is gewijd aan het bevorderen van de aard- en ruimtewetenschappen ten behoeve van de mensheid door middel van haar wetenschappelijke publicaties, conferenties, en stimuleringsprogramma’s. AGU is een non-profit, professionele, wetenschappelijke organisatie die 60.000 leden in 137 landen vertegenwoordigt. Neem deel aan het gesprek op Facebook, Twitter, YouTube en onze andere sociale mediakanalen.