Je leest:

De zeespiegel van de Kaspische zee

De zeespiegel van de Kaspische zee

Auteur: | 30 mei 1999

Het is ook nooit goed. Eerst begint de Kaspische zee, de grootste binnenzee van de wereld, rond 1930 heel sterk te dalen – de eerste tien jaar wel bijna twee meter, en daarna daalt hij langzaam verder. De kustbewoners en de regering zijn wanhopig. Havens vallen droog, schepen roesten in de modder, gewassen verdrogen op het land en het water in het noordelijkste deel van de zee is zo ondiep geworden dat de steur, de leverancier van kaviaar, niet meer weet hoe hij voor het paaien de rivier op moet zwemmen. De schade aan economie en milieu is enorm. De schrik zit er goed in.

Begin jaren zeventig komt de Sovjetregering met een brutaal plan, het ‘project van de eeuw’. Ze wil de Siberische rivieren die naar de Noordelijke IJszee stromen, omleiden zodat ze de Kaspische Zee kunnen bijvullen. Er volgen wereldwijde protesten: zo’n radicale ingreep in de natuurlijke waterlopen heeft volstrekt onvoorspelbare gevolgen. Sovjetleider Brezjnev houdt echter voet bij stuk. De plannen worden steeds concreter. In 1977 is de zeespiegel meer dan drie meter lager dan in 1930. Als de zeespiegel nog een halve meter zakt, valt in de ondiepe noordelijke Kaspische zee een gebied tien keer zo groot als Nederland droog. Niemand in het uitgestrekte Sovjetrijk zit op die onvrijwillige landaanwinning te wachten.

De Kara Bogaz Göl

In het oostelijk deel van de Kaspische Zee, in de republiek Turkmenistan, ligt een kleine inham, de Kara Bogaz Göl. Terwijl het zoutgehalte van de Kaspische Zee zelf slechts eenderde bedraagt van dat van de wereldzeeën, is deze inham wel zevenmaal zo zout als de oceanen. In dit bekken wordt veel zout gewonnen, met name glauberzout (natriumsulfaat), dat ontstaat als het zeewater indampt. Dat vereist een constante instroom van vers zeewater. Als eerste maatregel om het effect van de dalende Kaspische Zee tegen te gaan, besloot men een dam te bouwen bij de ingang van de baai om voldoende zeewater in de baai te houden. In 1980 kwam de dam klaar. De zeespiegel steeg sinds 1977 weliswaar, maar naar verwachting zou dat van korte duur zijn. De negatieve gevolgen van de aanleg lieten niet op zich wachten. Het bekken droogde tegen de verwachting toch uit en de sulfaatindustrie dreigde door het gebrek aan vers zeewater te verdwijnen. Toen de Kaspische Zee na 1980 bleef stijgen, brak men de dam tenslotte in 1992 weer door om meer waterberging te hebben. Het is ook nooit goed.

Stijgen

Dan, als de nood het hoogst is, gebeurt het wonderbaarlijke. In 1978 begint de zee opeens te stijgen, met 15 tot 20 cm per jaar, net zo snel als hij in de jaren dertig daalde. In 1979 stijgt hij zelfs 34 centimeter. Eerst denkt men nog dat het slechts uitstel van executie is. “Straks daalt hij weer”, voorspelt men. De stijging zet echter door en tot veler geluk is het gevaar afgewend. Het alarm is voorbij, de plannen voor het omleiden van de Siberische rivieren gaan in de ijskast, en iedereen haalt opgelucht adem. Aan het eind van de jaren tachtig heerst weer ongerustheid. De zeespiegel stijgt nu wel erg hard. Steeds verder zeewaarts verplaatste installaties dreigen nu onder water te lopen. In 1993 is het groot alarm. De Kaspische Zee slaat hele stukken kust weg en kades, havens, spoorlijnen, hoogspanningsleidingen, olie-installaties en zelfs complete dorpen staan onder water. Er vinden evacuaties plaats. In de Wolgadelta bedreigt de zee de oude stad Astrachan, met zijn prachtige Kremlin. De buitenwereld reageert lauw. Het Aralmeer trekt veel meer belangstelling, want het waterniveau daalt daar alsmaar verder. Weinigen hebben oog voor het minstens zo rampzalige Kaspische drama. Inmiddels zijn er wel contacten tussen de faculteit Technische Aardwetenschappen in Delft, de faculteit geografie van de Moskouse Staatsuniversiteit, het Kaspisch Marien Onderzoekscentrum en het Natuurreservaat van Astrachan over de gebeurtenissen in en om de Kaspische Zee. Onze interesse voor de raadselachtige gebeurtenissen is niet alleen gebaseerd op medeleven en wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Mogelijk kunnen we veel nuttigs leren van het kustgedrag tijdens snelle zeespiegelstijgingen. Als het klimaat van de Aarde warmer wordt, kan door de uitzetting van het zeewater en door afsmelten van de ijskappen op Groenland en Antarctica wereldwijd de zeespiegel snel stijgen. Als beide ijskappen geheel smelten, stijgt het niveau van de oceanen meer dan zestig meter! In de Lage Landen zullen we de gevolgen daarvan dan snel ondervinden. De Russische regering geeft geld voor noodmaatregelen. Provisorische constructies moeten althans de meest bedreigde steden en dorpen beschermen. Dijken zijn er niet. In 1993 leggen we ons eerste bezoek aan de regio af. “Jullie zijn toch Hollanders? Polders, polders willen wij”, zegt de directeur van de Provinciale Waterstaat van Astrachan, Maria Nikolajevna Mirojedova. Ze houdt haar hand bij haar lippen om te laten zien hoe hoog het water is gestegen. Op 13 maart 1995 legt een zware zuidoosterstorm grote stukken van de kuststrook van Kalmykië, aan het noordwesten van de Kaspische Zee, blank. Het aangespoelde riet ligt verspreid in de straten van de havenstad Laganj. Het lijkt het voorspel voor een nog veel groter drama. En dan – begint het water weer te zakken. In 1996 en 1997 zakt het ongeveer 40 centimeter. In 1998 stijgt het juist weer. Wat betekent dit allemaal?

Waterbalans

De Kaspische Zee heeft geen verbinding met de wereldzeeën. Het gedrag van de zeespiegel loopt daarom sterk uit de pas met de stijgingen en dalingen van de oceanen. Over 1998 ligt de zeespiegel gemiddeld 26 meter beneden het oceaanniveau. Niet zo laag als de Dode Zee (–400 m), maar wel veel lager dan de Alexanderpolder, het laagste punt van Nederland (–7 m). De Kaspische Zee ontvangt viervijfde van zijn water van de Wolga, de grootste rivier van Europa. Andere rivieren (de Oeral, de Emba, de Terek, de Sulak en de Kura), de instroom van grondwater en de neerslag boven zee leveren het overige water. Er stroomt geen water uit de Kaspische Zee. Er heerst daar een halfwoestijnklimaat. De zee raakt zijn water vooral kwijt door verdamping. Als er meer water instroomt dan er verdampt, stijgt hij. Als de verdamping het wint van de instroom daalt hij weer. Dat is de waterbalans.

Tektonische beweging

Het verhaal is nog niet compleet. Het bekken van de Kaspische Zee is samen met de Zwarte Zee het overblijfsel van de Paratethys, een grote oceaan tussen het Euraziatische vasteland in het noorden en Afrika en het Arabisch schiereiland in het zuiden. Door de platentektoniek bewogen Afrika en Arabië steeds verder noordwaarts, waarbij ze de oceaan dichtknepen. Toen Arabië botste met Europa ontstond de Kaukasus en raakte de Kaspische Zee afgesloten van de wereldzeeën. Dat gebeurde ongeveer vijf en een half miljoen jaar geleden. Die plaatbewegingen gaan nog steeds door. Arabië schurkt zich steeds dichter tegen Europa aan. Aardbevingen, zoals in 1990 bij Spitak in Armenië, zijn het gevolg. De platentektoniek drukt het bekken van de Kaspische Zee steeds verder samen. Als het bakje krimpt en de waterinhoud hetzelfde blijft, dan stroomt het over. Sommige geologen schrijven de zeespiegelstijging van de laatste twintig jaar vooral aan die tektonische bewegingen toe. Er bestaan talloze verklaringen voor het grillige gedrag van de Kaspische Zee. Wie geneigd is te roepen: ‘Ha, het broeikaseffect!’, heeft het niet gemakkelijk. Een eenvoudig verband met de wereldwijde klimaatveranderingen is er namelijk niet. Als de Aarde vanaf het einde van de 19e eeuw geleidelijk opwarmt door het stijgend CO2-gehalte in de atmosfeer, dan verklaart dat niet dat de zeespiegel in de jaren dertig ineens daalt en daarna juist weer stijgt. Er zijn er die beweren dat de aanleg van irrigatiestelsels tijdens de grootscheepse en moorddadige collectivisatiecampagne van Stalin in de jaren dertig heeft geleid tot de zeespiegeldaling. Russische hydrologen hebben echter berekend dat dit hooguit anderhalve meter daling kan verklaren, en al helemaal niet dat de zeespiegel na 1977 juist weer begon te stijgen.

Trends

Een manier om meer greep te krijgen op de oorzaken van de zeespiegelbewegingen is het analyseren van de fluctuaties in het verleden. Een goed overzicht daarvan geeft de Russische hydroloog Sergej N. Rodionov in zijn boek Global and regional climate interaction: the Caspian Sea Experience. Hij onderscheidt fluctuaties op vier tijdschalen: dagen, seizoenen, decennia en millennia. De laatste twee laten zich het moeilijkst verklaren en voorspellen. Twee soorten gegevens die vanaf het midden van de vorige eeuw zijn bijgehouden, bieden uitzicht op begrip van de fluctuaties op decennia-schaal. Dat zijn de zeespiegelstanden zelf (gemeten aan de peilschaal bij de vuurtoren van Machatsjkalá in Dagestan) en de jaarlijkse variaties in de waterafvoer van de Wolga. Je kunt proberen met statistische technieken (trendanalyse) een verband te vinden tussen twee trends. In 1959 zochten onderzoekers naar een verband met de elfjarige cyclus van de zonnevlekkenactiviteit, maar dat gaf steeds matige correlaties. De mooiste resultaten verkreeg de Russische onderzoeker A.N. Afanasyev, op grond van de zeespiegelgegevens van na 1939. Hij voorspelde in 1967 dat de zeespiegel in de jaren zeventig weer zou gaan stijgen – hij had gelijk, maar helaas baseerde hij dat op een foute voorspelling van de zonnevlekkenactiviteit zelf! De correlatie is bovendien veel minder goed als je de gegevens van voor 1939 erbij betrekt. De in mijn ogen meest plausibele verklaring in Rodionovs boek heeft te maken met atmosferische circulatietypen. Wij kennen die typen hier aan de Noordzee al te goed. Een atmosferisch circulatietype met overheersende zuidwestenwinden brengt ons depressies met koel weer en veel regen. Waait de wind uit het oosten, dan hebben we warme, droge zomers en vorstrijke winters.

Neerslageffect

Het aandeel van de zuidwestelijke circulatietypen blijkt boven het Russische vasteland sinds 1977 sterk gestegen. Met name tussen augustus en oktober trekken sinds 1977 veel meer Atlantische depressies over Rusland dan in de jaren daarvoor. Meer neerslag betekent dan meer waterafvoer door de Wolga en hogere zeespiegelstanden in de Kaspische Zee, als de verdamping boven die zee tenminste niet te sterk overheerst. De correlatie tussen de zeespiegelcurve van de Kaspische Zee en de waterafvoer door de Wolga is redelijk goed. Dat betekent dat de zeespiegelveranderingen op een tijdschaal van tientallen jaren wel degelijk te maken hebben met wereldwijde klimaatveranderingen. Het is alleen geen temperatuureffect zoals het broeikaseffect, maar een neerslageffect, gekoppeld aan veranderingen in de grootschalige stromingspatronen in de atmosfeer. Die laatste kunnen natuurlijk wel weer samenhangen met een wereldwijde opwarming. Verder terug in het verleden waren de fluctuaties nog groter dan in de laatste eeuw. In de 9e eeuw n.Chr. werd een muur aangelegd van de Kaukasus tot de Kaspische Zee. Die moest opdringende horden uit het noorden de toegang tot Perzië (Iran) ontzeggen. De muur eindigde in de stad Derbent in Dagestan, gelegen aan de westkust van de Kaspische Zee. De restanten ervan liggen nu op een diepte van 34 m, acht meter onder de huidige waterspiegel! De gehele noordelijke Kaspische Zee moet toen droog gelegen hebben. Uit zeebodemonderzoek blijkt dat de zeespiegel ooit zelfs tot –113 m is gedaald. In de laatste IJstijd, toen bij ons de zeespiegel meer dan honderd meter lager was en de Noordzee droog lag, stond de Kaspische Zee juist heel hoog, op +50 m, 75 m boven de huidige waterspiegel. Het water van de Kaspische Zee kon toen zelfs wegstromen naar de Zwarte Zee, via de Kuma-Malysh-straat ten noorden van de Kaukasus. De Zwarte Zee stond toen ook laag, dus daar was vast een mooie waterval. Gaan we nog verder terug in de geologische geschiedenis, dan vinden we overal sporen van sterke zeespiegelfluctuaties gedurende de hele periode dat de Kaspische zee een afgesloten bekken was. De wereldwijde klimaatvariaties van de laatste duizenden en tienduizenden jaren zijn langzamerhand goed bekend uit gegevens van de diepzee, van stuifmeelkorrels in meren en venen en van boorkernen door de ijskappen van Groenland en Antarctica. Het zou mooi zijn als we de langjarige zeespiegelveranderingen in de Kaspische Zee daarmee konden correleren. Voorlopig is dat niet eenvoudig, omdat de zeespiegelveranderingen van de Kaspische Zee zich zeer moeilijk laten dateren. Het wachten is op boringen in het diepste deel van de Kaspische zee.

Natuurlijk laboratorium

Terug naar de kust. Mooie rekenmodellen voorspellen het gedrag van de Noordzeekust bij versnelde zeespiegelstijging. Of die modellen kloppen, valt niet te controleren. Alhoewel, we kunnen naar de Kaspische Zee kijken, want daar steeg de zeespiegel tot 1995 met dertien centimeter per jaar. Eén jaar zeespiegelstijging in de Kaspische Zee is honderd jaar zeespiegelstijging in Nederland! Dat maakt de Kaspische Zee een mooi natuurlijk laboratorium. De Nederlandse en Vlaamse Noordzeekust hebben hun huidige vorm voornamelijk aan zeespiegelstijging te danken. In de Laatste IJstijd stond de zeespiegel in de oceanen ongeveer honderd meter lager dan nu. Toen uiteindelijk de grote ijskappen van Scandinavië en Canada smolten, liep de Noordzee snel vol, aanvankelijk met een snelheid van een à twee meter per eeuw, maar later veel langzamer. Nu stijgt wereldwijd de zeespiegel nog maar met ongeveer dertien centimeter per eeuw.

Boorkernen

De Wolga levert viervijfde van de totale wateraanvoer van de Kaspische Zee. De Wolgadelta is een zeer waterrijk, vruchtbaar gebied.S. B. Kroonenberg

De Wolgadelta is een van de grootste Europese wetlands. Hij lijkt op de Biesbosch, met vele waterlopen vol waterplanten, riet en wilgen, maar dan zo groot als heel Vlaanderen. Er zijn meer dan 250 vogelsoorten geregistreerd, waaronder de zeer zeldzame zeearend. De zeespiegelstijging kan funest zijn voor het milieu in de Wolgadelta. Het stroomgebied van de Wolga bedraagt anderhalf miljoen vierkante kilometer en zowel in het Europese als in het Russische deel bevinden zich vele industrieën. Het gevaar van verspreiding van vervuilende stoffen met het water is groot. De bodemkundige Herman Winkels van RIZA vergeleek, in het kader van ons programma, met Russische en Roemeense collega’s de vervuilingsgeschiedenis van de Wolgadelta met die van twee andere sterk vervuilde grote Europese rivieren, de Donau en de Rijn. Ze onderzochten boorkernen van recent slib van de drie delta’s op het gehalte aan zware metalen en organische vervuilende stoffen zoals PCB’s. Met de radioactief-cesium-methode konden ze diverse lagen in de boorkernen dateren. Dat cesium kwam vrij bij de ramp in Tsjernobyl en bij de kernproeven in de jaren vijftig en zestig en is in de hele wereld terug te vinden. Omdat precies bekend is in welke jaren die explosies plaatsvonden, weten we de leeftijd van laagjes met verhoogd radioactief cesium. Vervolgens valt ook het jaar van afzetting van de tussenliggende laagjes te reconstrueren. Zo ziet men dat de Rijn tot 1970 steeds vuiler werd, maar daarna door milieumaatregelen weer schoner. Tot onze verrassing blijkt dat de Wolgadelta het schoonst is van de drie en nauwelijks veranderingen met de tijd heeft ondergaan. Vermoedelijk blijft het grootste deel van de vervuilende stoffen achter in de grote stuwmeren in de Wolga. Voor de Kaspische Zee is dat een meevaller. Je moet er echter niet aan denken wat er gebeurt als zo’n stuwdam doorbreekt.

Strandwal

Ons team van de TU Delft onderzocht met onze Russische partners van de Faculteit Geografie van de Staatsuniversiteit van Moskou en van het Kaspisch Marien Onderzoekscentrum in de stad Astrachan de laatste jaren het gedrag van de strandwalkust van Dagestan. Die lijkt op de kust van Nederland tussen Hoek van Holland en Den Helder. Ook bekeken we het gedrag van de Wolgadelta, die veel weg heeft van de Biesbosch. Een strandwalkust bestaat uit een smalle zandrug, vaak met duinen erop, die door een lagune van het eigenlijke achterland is gescheiden. De Nederlandse westkust is daar een voorbeeld van. Leiden en Haarlem liggen op de strandwallen, de lagune is opgevuld met veen en vormt nu het Groene Hart van Nederland. De Waddeneilanden zijn ook een strandwalkust, alleen zijn de getijverschillen daar veel groter zodat er forse zeegaten blijven tussen de ‘strandwaleilanden’. Helemaal vergelijkbaar is de kust van Dagestan daarom niet, want de Kaspische Zee kent geen getij. Bovendien zijn de strandwallen in Dagestan veel kleiner dan de Nederlandse. Over het ontstaan van strandwallen bestaat nog veel verschil van mening. Volgens sommigen ontstaan ze bij zeespiegeldaling uit de onderzeese brandingsruggen dicht bij de kust. Volgens anderen ontstaan ze juist bij zeespiegelstijging. Oude kaarten en luchtfoto’s van de kust van Dagestan geven aan dat ten tijde van de zeespiegeldaling tussen 1929 en 1977 er helemaal geen strandwallen waren. Er ontstonden alleen wat kleine walletjes tijdens de jaren dat de zeespiegeldaling even haperde. Pas in 1977, toen de zeespiegel weer begon te stijgen, werd een strandwal met achterliggende lagune gevormd. Wat gebeurt er nu met zo’n strandwal als de zeespiegel stijgt? Er bestaan twee modellen voor, die zijn uitgewerkt door onder anderen de Delftse sedimentoloog Rick Donselaar. Het ene model zegt dat de strandwal de zeespiegelstijging bijhoudt en even snel landwaarts beweegt als de zeespiegel stijgt (continu model). Het andere model zegt dat de strandwal vooral in de hoogte groeit en de lagune steeds groter en dieper wordt, totdat de strandwal zo instabiel is geworden dat hij doorbreekt waarna hetzelfde proces even verder landinwaarts opnieuw kan beginnen (discontinu model). Ons team heeft gedurende twintig jaar de kustveranderingen bijgehouden. Elk jaar dat de zeespiegel steeg, kroop het strandwal-lagune-systeem zo’n twintig, dertig meter landinwaarts. Het opvallende is dat de strandwal niettemin langzamerhand steeds kleiner werd en de lagune steeds breder. Dat komt waarschijnlijk omdat er onvoldoende grind, grof zand en schelpgruis bij de kust aanwezig was om de strandwal te voeden. In 1995 verwachtten we dat de strandwal daardoor spoedig zou doorbreken. Dan kon het proces veel verder landinwaarts opnieuw beginnen. Beide modellen lijken dus juist te zijn, ze werken alleen op verschillende tijdschalen en in afhankelijkheid van de aard en de hoeveelheid beschikbaar sediment. In 1995 stopte de zeespiegelstijging. Het moment suprême van de strandwaldoorbraak hebben we net niet meegemaakt. Zo is de natuur ons toch nog te slim afgeweest. Fijn voor de kustbewoners, jammer voor de wetenschappers. Het is ook nooit goed.

Literatuur

Sergej N. Rodionov. Global and regional climate interaction: the Caspian Sea Experience. Dordrecht: Kluwer, 1994.

Dit artikel is een publicatie van Natuurwetenschap & Techniek.
© Natuurwetenschap & Techniek, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 mei 1999

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.