- for Dutch, scroll down -

Better understanding of sea level rise

The new knowledge into the rate of sea level rise during the early Holocene offers an important point of reference for scientists and policymakers, especially as we are now faced with a similar situation with rapidly melting ice sheets due to global warming. The research provides valuable new insights for the future.

As a result of the current rise in greenhouse gas concentrations, climate models by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) expect sea levels to rise by several metres by 2300. Some scenarios indicate a rise of more than one metre per century. An important difference with the early Holocene is that the consequences of sea level rise are far greater today and in the future. This is due to a growth in population and the current presence of infrastructure, cities and economic activity.

Unique dataset in the North Sea region

Global sea level rose quickly following the last ice age.  This was as a result of global warming and the melting of enormous ice caps that covered North America and Europe. Until now, the rate and extent of sea level rise during the early Holocene were not known due to a lack of sound geological data from this period. Using a unique dataset for the North Sea region, the researchers have now been able to make highly accurate calculations for the first time. They analysed a range of boreholes from the area in the North Sea that was once Doggerland, a land bridge between Great Britain and mainland Europe. This area flooded as sea level rose.

By analysing the submerged peat layers from this area, dating them and applying modelling techniques, researchers showed that, during two phases in the early Holocene, rates of global sea level rise briefly peaked at more than a metre per century. By comparison, the current rate of sea level rise in the Netherlands is about 3 mm annually, the equivalent of 30 centimetres per century, and is expected to increase.

Furthermore, until now there has been considerable uncertainty about the total rise between 11,000 and 3,000 years ago. Estimates varied between 32 and 55 metres. The new study has eliminated that uncertainty and it shows that the total rise was around 38 metres.

Groundbreaking research

Marc Hijma, a geologist at Deltares and the lead author of the study: “With this groundbreaking research, we have taken an important step towards a better understanding of sea level rise after the last ice age. By drawing on detailed data for the North Sea region, we can now better unravel the complex interaction between ice sheets, climate, and sea level. This provides insights for both scientists and policymakers, so that we can prepare better for the impacts of current climate change, for example by focusing on climate adaptation.”

NIOZ researcher Gert-Jan Reichart is one of the initiators of this interdisciplinary research project. Together with Sytze van Heteren (TNO) they launched the data collection campaigns aboard the RV Pelagia held in 2017 and 2018. Over time, this effort expanded and ultimately led to the study now published. The chemical analysis of the drilled cores, which assisted in determining at which point in time the North Sea flooded , was mainly executed by Rick Hennekam (NIOZ). This underscores the interdisciplinary nature of the study. Reichart emphasized the importance of such collaborations:  “Collaborations like this, where each institution brings their unique expertise and knowledge, are essential to help us understand the complex processes of climate changes in the past.”

The paper, ‘Global sea-level rise in the early Holocene revealed from North Sea peats’, was published on 19 March in leading scientific journal Nature.

Figure: Global sea level will rise rapidly in the coming century; perhaps by more than 1 metre.  This is primarily caused by  increasing concentrations of greenhouse gases (source: IPCC). Submerged peat layers from the North Sea show that these rates were seen in two earlier phases: 10,300 and 8,300 years ago. Ice sheets melted then due to rapid warming after the last ice age. 

Meer kennis over zeespiegelstijging na de laatste ijstijd

Dankzij nieuwe geologische gegevens is er nu meer bekend over hoe snel en hoeveel de wereldwijde zeespiegel steeg na de laatste ijstijd, zo’n 11.700 jaar geleden. Deze informatie is van groot belang voor het huidige begrip van de impact van opwarming op ijskappen en daarmee op zeespiegelstijging. Onderzoekers van Deltares, Universiteit Utrecht, TNO-Geologische Dienst van Nederland, TU Delft, NIOZ en Universiteit van Amsterdam publiceerden hierover in het tijdschrift Nature.

Beter begrip van de zeespiegelstijging

De nieuwe kennis over de snelheid van de zeespiegelstijging in de periode na de laatste ijstijd, het vroeg Holoceen, biedt een belangrijk referentiepunt voor wetenschappers en beleidsmakers. Cooral nu we een vergelijkbare situatie van snel smeltende ijskappen zien door de opwarming van de aarde. Het onderzoek biedt hiermee waardevolle inzichten voor de toekomst. Door de huidige stijging van de broeikasgasconcentraties, voorzien de klimaatmodellen van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) een stijging van de zeespiegel met enkele meters tegen 2300, met in sommige scenario’s stijgingssnelheden van meer dan 1 meter per eeuw. Een belangrijk verschil met het vroeg Holoceen is dat de gevolgen van zeespiegelstijging vandaag de dag en in de toekomst veel groter zijn. Dit komt door een groei in de bevolking en de huidige aanwezigheid van infrastructuur, steden en economische activiteit.

Unieke dataset uit het Noordzeegebied

Na de laatste ijstijd steeg de zeespiegel wereldwijd snel. Dit kwam door de opwarming van de aarde en het smelten van de enorme ijskappen die grote delen van Noord-Amerika en Europa bedekten. Tot nu toe waren de snelheden en omvang van de zeespiegelstijging tijdens het vroeg Holoceen niet bekend vanwege een gebrek aan goede geologische gegevens uit deze periode. Met behulp van een unieke dataset uit het Noordzeegebied hebben de onderzoekers nu voor het eerst zeer nauwkeurige berekeningen kunnen maken. Ze analyseerden verschillende grondboringen van de Noordzee uit het gebied dat ooit Doggerland was, een landbrug tussen Groot-Brittannië en het Europese vasteland. Dit gebied kwam onder water te staan naarmate de zeespiegel steeg. Door de verdronken veenlagen uit dit gebied te analyseren, te dateren en modelleringstechnieken toe te passen, toonden ze aan dat tijdens twee fasen in het vroeg Holoceen de wereldwijde zeespiegelstijging korte tijd piekte op meer dan 1 meter per eeuw. Ter vergelijking: de huidige snelheid van zeespiegelstijging in Nederland is ongeveer 3 mm per jaar, het equivalent van 30 centimeter per eeuw, en zal naar verwachting toenemen.

Daarnaast was er veel onduidelijkheid over de totale stijging tussen 11.000 en 3.000 jaar geleden, schattingen varieerden tussen 32 en 55 m. Het nieuwe onderzoek neemt deze onzekerheid weg en laat zien dat de totale stijging circa 38 meter was.

Baanbrekend onderzoek

 Marc Hijma, geoloog bij Deltares en hoofdauteur van het onderzoek: “Met dit baanbrekende onderzoek hebben we een belangrijke stap gezet in het beter begrijpen van de zeespiegelstijging na de laatste ijstijd. Door gebruik te maken van gedetailleerde gegevens uit het Noordzeegebied kunnen we nu de wisselwerking tussen ijskappen, klimaat en zeespiegelstand beter in de vingers krijgen. Dit biedt niet alleen inzichten voor wetenschappers, maar ook voor beleidsmakers. Op deze  manier kunnen we ons beter voorbereiden op de gevolgen van de huidige klimaatverandering, bijvoorbeeld door in te zetten op klimaatadaptatie.”

NIOZ-onderzoeker Gert-Jan Reichart is een van de initiatiefnemers van dit interdisciplinaire onderzoeksproject. In 2017 startte hij samen met Sytze van Heteren (TNO) de dataverzamelingscampagne aan boord van de RV Pelagia, die na verloop van tijd uitgroeide tot de nu gepubliceerde studie. De chemische analyse van de boorkernen, die hielp bij het bepalen op welk moment de Noordzee daadwerkelijk overstroomde om een zee te worden, werd voornamelijk uitgevoerd door Rick Hennekam (NIOZ). Dit onderstreept het interdisciplinaire karakter van het onderzoek. “Samenwerkingen zoals deze, waarbij elk instituut zijn unieke expertise en kennis inbrengt, zijn essentieel om ons te helpen de complexe processen van klimaatveranderingen in het verleden te begrijpen.”

Het onderzoek, met als titel ‘Global sea-level rise in the early Holocene revealed from North Sea peats', is vandaag gepubliceerd in het gerenommeerde vaktijdschrift Nature.

Figuur: De komende eeuw zal de zee wereldwijd waarschijnlijk steeds sneller gaan stijgen. Dit wordt met name veroorzaakt door steeds hogere concentraties broeikasgassen (bron: IPCC). Verdronken veenlagen uit de Noordzee laten zien dat vergelijkbare snelheden in twee eerdere fasen zijn voorgekomen, namelijk 10.300 en 8.300 jaar geleden. Toen smolten ijskappen door snelle opwarming na de laatste ijstijd.