De anatomie van ijsijsverlies

[univers]

NASA-wetenschappers doorkruisen het ijzige landschap van Antarctica en slepen wetenschappelijke instrumenten en uitrusting voor koud weer mee. Het team kreeg de taak om grondgegevens te verzamelen om de nauwkeurigheid van de metingen van de IceSat-2-satelliet te verifiëren. Krediet: NASA / Kelly Brunt


Groenland en Antarctica herbergen het grootste deel van 's werelds gletsjerijs - inclusief de enige twee ijskappen - waardoor ze gebieden van bijzonder belang zijn voor wetenschappers. Gecombineerd bevatten de twee regio's ook voldoende ijs, dat als het in één keer zou smelten, het zeeniveau met bijna 215 voet (65 meter) zou stijgen - waardoor de studie en het begrip ervan niet alleen interessant, maar ook cruciaal is voor onze nabije toekomst. aanpassingsvermogen op lange termijn en onze overleving op lange termijn in een veranderende wereld.
Credits: NASA

Wanneer een ijsblokje wordt blootgesteld aan een warmtebron, zoals warm water of lucht, smelt het. Het is dus geen verrassing dat een opwarmend klimaat ervoor zorgt dat onze gletsjers en ijskappen smelten. Het voorspellen van hoeveel de gletsjers en ijskappen zullen smelten en hoe snel - belangrijke componenten van de zeespiegelstijging - is echter lang niet zo eenvoudig.

Gletsjers en ijskappen zijn veel complexere structuren dan ijsblokjes. Ze ontstaan ​​wanneer sneeuw zich ophoopt en gedurende vele jaren door nieuwe sneeuw tot ijs wordt samengeperst. Terwijl ze groeien, beginnen ze langzaam te bewegen onder de druk van hun eigen gewicht en slepen ze kleinere rotsen en puin met zich mee over het land. Gletsjerijs dat zich uitstrekt tot grote landmassa's, zoals op Antarctica en Groenland, wordt als een ijskap beschouwd.

De processen die ervoor zorgen dat gletsjers en ijskappen massa verliezen, zijn ook complexer. Het oppervlak van een ijsblokje smelt wanneer het wordt blootgesteld aan (warme) omgevingslucht. En hoewel warme lucht zeker het oppervlak van gletsjers en ijskappen doet smelten, worden ze ook aanzienlijk beïnvloed door andere factoren, waaronder het oceaanwater dat hen omringt, het terrein (zowel land als oceaan) waarover ze bewegen, en zelfs hun eigen smeltwater.

Groenland en Antarctica herbergen het grootste deel van 's werelds gletsjerijs, inclusief de enige twee ijskappen. Deze dikke platen ijs - respectievelijk zo'n 10.000 voet (3.000 meter) en 15.000 voet (4.500 meter) dik - bevatten het grootste deel van het op aarde opgeslagen zoet water, waardoor ze van bijzonder belang zijn voor wetenschappers. Gecombineerd bevatten de twee regio's ook genoeg ijs dat, als het in één keer zou smelten, de zeespiegel met bijna 215 voet (65 meter) zou doen stijgen - waardoor de studie en het begrip ervan niet alleen interessant, maar ook cruciaal is voor onze nabije toekomst. aanpassingsvermogen op de lange termijn en ons voortbestaan ​​op lange termijn in een veranderende wereld.

IJsverlies in Groenland

Een gletsjer wordt als "in balans" beschouwd wanneer de hoeveelheid sneeuw die valt en zich ophoopt aan het oppervlak (de accumulatiezone) gelijk is aan de hoeveelheid ijs die verloren gaat door smelten, verdampen, afkalven en andere processen.

Maar nu de jaarlijkse luchttemperaturen in het noordpoolgebied sneller stijgen dan waar ook ter wereld, is dat evenwicht niet langer haalbaar in Groenland . Warmere oceaanwateren rond de gletsjers van het getijwater van het eiland zijn ook problematisch.

"Het is eigenlijk alsof je een haardroger op een ijsblokje richt, terwijl het ijsblokje ook in een warme pot met water zit", zegt Josh Willis , hoofdonderzoeker van NASA's Oceans Melting Greenland (OMG) , een project dat de effecten onderzoekt van oceaanwatertemperatuur op smeltend ijs in de regio. "De gletsjers worden gesmolten door warmte van boven en onder tegelijkertijd."

Hoewel de warme lucht en het warme water individueel bijdragen aan het smelten, speelt ook het samenspel tussen het smeltwater van de gletsjer en het warme oceaanwater een belangrijke rol.


Wanneer warme zomerlucht het oppervlak van een gletsjer doet smelten, boort het smeltwater gaten door het ijs. Het baant zich een weg helemaal naar de bodem van de gletsjer, waar het tussen het ijs en de gletsjerbedding loopt en uiteindelijk in een pluim naar de gletsjerbasis en in de omringende oceaan schiet. De smeltwaterpluim is lichter dan het omringende oceaanwater omdat het geen zout bevat. Het stijgt dus naar de oppervlakte en mengt daarbij het warme oceaanwater naar boven. Het warme water wrijft vervolgens tegen de bodem van de gletsjer, waardoor nog meer van de gletsjer smelt. Dit leidt vaak tot afkalven - ijs kraken en afbreken in grote brokken ijs (ijsbergen) - aan de voorkant of het eindpunt van de gletsjer.
Credits: NASA

Wanneer warme zomerlucht het oppervlak van een gletsjer doet smelten, boort het smeltwater gaten door het ijs. Het baant zich een weg helemaal naar de bodem van de gletsjer, waar het tussen het ijs en de gletsjerbedding loopt en uiteindelijk in een pluim naar de gletsjerbasis en in de omringende oceaan schiet.

De smeltwaterpluim is lichter dan het omringende oceaanwater omdat het geen zout bevat. Het stijgt dus naar de oppervlakte en mengt daarbij het warme oceaanwater naar boven. Het warme water wrijft vervolgens tegen de bodem van de gletsjer, waardoor nog meer van de gletsjer smelt. Dit leidt vaak tot afkalven - ijs kraken en afbreken in grote brokken ijs (ijsbergen) - aan de voorkant of het eindpunt van de gletsjer.

De gecompliceerde vorm van de zeebodem rondom Groenland beïnvloedt hoe gemakkelijk dit warme water kan smelten. Het vormt in sommige gebieden een barrière en voorkomt dat het diepe, warmere water uit de Atlantische Oceaan gletsjerfronten bereikt. Het onderwaterterrein omvat echter, net als het terrein boven water, andere kenmerken zoals diepe canyons. De canyons snijden in het continentale plat, waardoor de Atlantische wateren binnenkomen. Gletsjers die in deze wateren zitten, zullen sneller smelten dan die waar het warme water wordt geblokkeerd door onderwaterruggen of -drempels.

IJsverlies op Antarctica

Op Antarctica, waar vergelijkbare smeltprocessen aan het oppervlak en de oceaan plaatsvinden, hebben de topografie en het gesteente waarop de ijskap zich bevindt een aanzienlijke invloed op de stabiliteit van de ijskap en zijn bijdrage aan de stijging van de zeespiegel.

Onderzoekers scheiden Antarctica in twee regio's op basis van de relatie tussen het ijs en het gesteente eronder. Oost-Antarctica, het gebied ten oosten van de Transantarctische Bergen, is extreem hoog en heeft het dikste ijs ter wereld. Het gesteente onder de ijskap bevindt zich ook grotendeels boven zeeniveau. Deze kenmerken helpen om de oostkant relatief stabiel te houden. West-Antarctica daarentegen is lager gelegen en het grootste deel van de ijskap is daar dunner. In tegenstelling tot het oosten zit de ijskap in West-Antarctica op een gesteente dat onder zeeniveau ligt.

"In West-Antarctica hebben we deze gletsjers die rusten op gesteente dat onder water staat. Net als in Groenland bevindt zich een laag warmer oceaanwater onder de koude oppervlaktelaag. Dit warme water kan dus naar het continentaal plat stromen, en dan helemaal onder de ijsplaten - het drijvende ijs dat zich uitstrekt van gletsjers en de ijskap, "zei NASA Jet Propulsion Laboratory-wetenschapper Helene Seroussi ." Het water smelt de ijsplaten van onderaf, waardoor ze dunner kunnen worden en afbreken. "


De visualisatie laat zien hoe oceaanstromingen rond en onder Pine Island Glacier op Antarctica stromen. Terwijl het water zich een weg baant onder de ijsplaat, erodeert het de ijsplaat vanaf de bodem, waardoor deze dunner wordt. De visualisatie werd geproduceerd met behulp van het "Estimating the Circulation and Climate of the Ocean" (ECCO) V3 oceaancirculatiemodel, het 100 meter "Reference Elevation Model of Antarctica" (REMA) oppervlakte-elevatie en de 450 meter bedtopografie en ijsdikte BedMachine Antarctica V1-datasets. Het oppervlak is in kaart gebracht met scènes van de LandSat 8-satelliet van NASA. Voor de duidelijkheid werden overdrijvingsfactoren van 4 en 15 - respectievelijk boven en onder zeeniveau - gebruikt.
Credits: NASA / Cindy Starr

Dat is belangrijk, want de ijsplaten werken als kurken. Ze houden het ijs tegen dat stroomopwaarts stroomt en vertragen de nadering van de oceaan waar het zeeniveau stijgt. Wanneer de ijsplaten afkalven, wordt de kurk in wezen verwijderd, waardoor er meer landinwaarts ijs vrij in de oceaan kan stromen. Bovendien leidt dit tot terugtrekking van de aardingszone - het gebied waar het ijs zich scheidt van het gesteente en begint te drijven.

"De aardingszone bakent drijvend ijs af, dat al in het budget op zeeniveau wordt verantwoord door geaard ijs dat niet in de begroting wordt verantwoord", zegt ICESat-2- wetenschapper Kelly Brunt van NASA's Goddard Space Flight Center en de Universiteit van Maryland. "Drijvend ijs is als een ijsblokje dat in een glas drijft. Het loopt niet over het glas als het smelt. Maar als er niet-drijvend ijs aan de oceaan wordt toegevoegd, is het alsof je meer ijsblokjes aan het glas toevoegt, waardoor het water niveau te stijgen. "

Het gesteente in West-Antarctica is ook omgekeerd hellend - wat betekent dat het hoger aan de randen is en geleidelijk dieper landinwaarts wordt. Dus elke keer dat de aardingszone landinwaarts trekt, wordt dikker ijs blootgesteld aan het oceaanwater en raakt de gletsjer of ijskap geaard in dieper water. Hierdoor kan er nog meer ijs stroomopwaarts in de oceaan stromen.

"Het is zorgwekkend in West-Antarctica, want als we de aardingszones terugduwen, betekent de neerwaartse, omgekeerde helling dat er echt geen backstop is, niets om deze cyclus van smelten en terugtrekken te onderbreken", zei Brunt. "Onze kaarten van het gesteente onder de ijskap zijn niet zo uitgebreid als op Groenland, deels omdat Antarctica veel minder toegankelijk is. Daarom weten we echt niet of er daar beneden kleine hobbels of pieken zijn. zou kunnen helpen om de terugtocht te vertragen. "

West-Antarctische gletsjers zoals Thwaites en Pine Island trekken zich nu al sneller terug dan in het verleden. Dit is problematisch omdat ze een hoofdroute vormen voor ijs van de West Antarctische ijskap om de Amundsenzee binnen te komen en de zeespiegel te verhogen.

Over het algemeen zijn het smelten en ijsverlies de afgelopen jaren op beide polen versneld. Hoe meer we leren over de processen en interacties die dit veroorzaken, waarvan sommige hier zijn besproken, hoe beter we in staat zullen zijn om de zeespiegelstijging tot ver in de toekomst nauwkeurig en nauwkeurig te voorspellen.