Satellitter observerer trafikpropper i den antarktiske isstrøm forårsaget af tidevand

For første gang, forskere har nøje observeret, hvordan havets tidevand kan fremskynde eller bremse hastigheden af ​​gletsjerbevægelser i Antarktis. De nye data vil hjælpe modelbyggere med bedre at forudsige, hvordan gletsjere vil reagere på stigende havniveauer.

Caltechs Brent Minchew (PhD '16) og Mark Simons, sammen med deres samarbejdspartnere og i samarbejde med den italienske rumfartsorganisation (ASI), udnyttede fire COSMO-SkyMed radar-billed-satellitter på Rutford Ice Stream i Antarktis. Satellitterne indsamlede næsten kontinuerlige data i næsten ni måneder fra en række forskellige vinkler.

Rutford Ice Stream er en hurtigt bevægende flod af is, cirka 300 kilometer lang og 25 kilometer bred, i Vestantarktis. Det forbinder gletsjere i Ellsworth-bjergene med Filchner-Ronne-ishylden, en flydende isklump på størrelse med Californien. Drevet af sin egen vægt, strømmen af ​​fast is flyder ned ad bakke mod havet med en hastighed på omkring en meter om dagen, selvom den hastighed varierer med så meget som 20 procent med tidevandet.

Variabiliteten er drevet af isens interaktioner med havet. Ved lavvande, den flydende is synker langt nok til at grundstødes på havbunden som et grundlæggerende skib, forårsager en istrafikprop, der kan registreres op til 100 kilometer opstrøms. Når tidevandet stiger igen, isen løfter sig fra havbunden og flyder frit igen.

"Et stigende tidevand løfter alle skibe, og det løfter også al is, " siger Minchew, en ph.d.-studerende ved Caltech, mens han udførte forskningen og nu postdoc-forsker British Antarctic Survey. Minchew er hovedforfatter til et papir om undersøgelsen, der blev offentliggjort af Journal of Geophysical Research den 22. november.

Isstrømmen var så følsom over for ændringen i tidevandet, at Simons og Minchew kunne opdage de individuelle påvirkninger af sol- og månevande.

Planetens sol- og månevande er forårsaget af solens og månens træk, henholdsvis, på jorden. Højvande opstår samtidigt på de sider af jorden, der vender mod og væk fra solen og månen, fordi deres tyngdekraft skaber en bule, eller højvande, i planeten.

Måne- og soltidevandet er ikke perfekt synkroniserede:Månens tidevand cykler fra høj til lav hver 12 og en halv time, mens soltidevandet cykler hver 12. time. Når disse to cyklusser passer perfekt, havet oplever sit stærkeste tidevand. Når de er mest skæve, havet oplever sit svageste tidevand.

Tidligere bestræbelser på at udforske effekten af ​​tidevandet på gletsjerbevægelser var afhængige af at placere en GPS-enhed direkte på isen. Denne teknik, imidlertid, giver information om kun ét bevægelsespunkt.

Caltech-teamet samlede i stedet par billeder taget fra det samme sted i rummet, men på forskellige tidspunkter, viser således bevægelse ikke kun af et enkelt punkt, men kontinuerlig sporing af hver eneste kvadratcentimeter af overfladen af ​​isstrømmene. (Is bevæger sig ikke som en fast fast masse, men snarere flyder den som en utrolig tyktflydende sirup - dens bevægelse sammenlignes ofte med kold honnings. Som sådan, bevægelsen af ​​et punkt giver kun den mest basale information om hele gletsjeren.) Yderligere, mangfoldigheden af ​​betragtningsvinkler tilvejebragt af konstellationen af ​​satellitter tilbød tredimensionel information om isens bevægelse og afslørede, for eksempel, at den flydende ishylde bevægede sig hurtigere, hvilket viser, at grundstødningseffekten faktisk var ansvarlig for ændringer i isens hastighed.

Undersøgelser af gletsjerbevægelser kan give vigtige data for forskere, der ønsker at modellere, hvordan gletsjere vil reagere på virkningerne af klimaændringer.

"Isstrømmens reaktion på ændringer i havniveau og havtemperatur har en direkte indvirkning på nutidig havniveaustigning, siger Simons, professor i geofysik ved Caltech. "At kvantificere dette er afgørende for at forstå, hvordan Antarktis vil udvikle sig i løbet af de næste årtier og århundreder, efterhånden som klimaet opvarmes, og de havafsluttende gletschere udsættes for varmere havvand."

Med varmere vand og høje havniveauer, gletschere vil flyde hurtigere ud i havet, smelter hurtigere, når de når vandet.

Allerede, undersøgelsen har givet overraskende information om isens styrke og dens evne til at modstå deformering på grund af glacial stress. Det viser sig, isen er svagere langs kanten af ​​strømmende gletsjerstrømme end tidligere antaget. Den samme teknologi og teknik kunne bruges til at studere gletsjeres bevægelse verden over, siger Minchew.