Antarktisk iskortlægningsprojekt vil flyve for sidste gang i oktober

I marts 2002 da satellitbilleder viste, at 1300 kvadratkilometer af Antarktis Larsen B -ishylde - en plade større end staten Rhode Island - havde fragmenteret sig til en masse flydende isstykker, forskere begyndte at se Jordens polarområder på en ny måde.

"Pludselig var muligheden for, at global opvarmning kunne forårsage hurtige ændringer i den iskolde polarverden, reel, "sagde polargeofysiker Robin Bell, hovedforsker for den skiftende is, Changing Coastlines-initiativ ved Columbias Lamont Doherty Earth Observatory. Da Larsen B brød fra hinanden, gletsjerne, der fodrede ishylden, begyndte at glide hurtigere i havet, øger dens volumen. "I lang tid troede folk ikke, at ishylder havde betydning, men da Larson B brød op, og vi så isstrømmene fremskynde, vi vidste, at de betød noget."

Som svar, Bell og hendes kolleger udviklede et projekt til overvågning af verdens største blok af flydende is. I to år, Rosetta-Ice-projektet har fløjet over Antarktis Ross ishylde, samle en hidtil uset visning af dens struktur og antydninger af, hvordan den struktur ændrer sig over tid. Rosetta flyver for sidste gang i efteråret, men projektets videnskabelige arv fortsætter med at trives i de kommende årtier.

Hvorfor ishylder betyder noget

De store indlandsis, der dækker Grønland og Antarktis, rummer nok vand til at hæve det globale havniveau med mere end 200 fod. For kontekst, en tredjedel af verdens befolkning bor inden for omkring 300 fod fra havets overflade, og mange af planetens største byer ligger nær et hav. Ishylder - flydende isplatforme - hjælper med at holde iskapper sikkert på land.

Ross Ice Shelf dækker et område på størrelse med Frankrig, måler et par hundrede meter tyk og spiller en kritisk rolle i vedligeholdelsen af ​​det vestantarktiske islag ved at støtte isen, der konstant bevæger sig over landoverfladen. Hvor de østlige og vestantarktiske indlandsis flyder i havet, gletsjere og isstrømme smelter sammen og danner ishylden. Når isen fortsætter med at flyde, havvand kan forårsage smeltning og genfrysning ved hyldens bund. Forrest på ishylden, isbjerge kalver af, efterlader en isklint, der når op til 50 meter over havets overflade. Disse interaktioner mellem havet, is og sten rejser mange spørgsmål, som Rosetta -teamet håber at besvare.

Ishylder, som isbjerge, er hovedsageligt under vandlinjen. Det betyder, at størstedelen af ​​hylden ikke er synlig for det blotte øje. Ti år siden, forskere ønskede at finde en måde at studere, hvordan isen, ocean, og det underliggende land interagerer, så de kunne identificere potentielle ændringer i ishylden fra klimaændringer. Så Bell og en kollega udviklede ideen til et projekt, der ville opnå dette niveau af forståelse for Ross Ice Shelf. På det tidspunkt, det sofistikerede udstyr, der var nødvendigt for at spore ovenover og fordybe sig under og inden for ishylden, var endnu ikke udviklet.

Det ændrede sig med den amerikanske Recovery and Reinvestment Act fra 2009. Bells team blev tildelt en multi-million bevilling til at udvikle IcePod, et integreret is -billeddannelsessystem, der kan måle i detaljer både isoverfladen og isbunden. Systemet er lukket i en pod, der er monteret på bagdøren til et fly. Poden er udstyret med instrumenter, der indsamler en række målinger og er udsendt til rutinemæssige og målrettede missioner på tværs af Antarktis og Grønland. Med evnen til regelmæssigt at indsamle samtidige data om ændringen i ismængde og de underliggende processer, IcePod giver forskere mulighed for at undersøge ikke bare "hvor hurtigt" islagene ændrer sig, men "hvorfor."

"Ved at indse, at vi nu havde værktøjerne, vi sammensatte et projekt og blev det første team til systematisk at studere Ross ishylde i 50 år, "sagde Bell.

Rosetta-is-projektet, opkaldt efter den gådefulde sten, der indeholder et dekret skrevet på tre sprog, der førte til afkodning af egyptiske hieroglyffer, er et stort tværfagligt og multiinstitutionelt projekt med flere store mål knyttet til forskellige dele af ishylde-systemet. Rosetta-holdet, som inkluderer forskere fra Lamont, Scripps Institution for Oceanografi, Colorado College, Jord- og rumforskning, og New Zealands GNS Science, har modtaget støtte fra Gordon and Betty Moore Foundation, National Science Foundation, Old York Foundation, og crowd-funding tilhængere til at studere, hvordan isen, ocean, og underliggende jord interagerer. Fund fra projektet vil hjælpe med at bestemme stabiliteten af ​​iskapper, der strømmer ind i ishylden.

At se gennem isen

IcePods instrumenter inkluderer to radarer til billede gennem isen, lidar til måling af isoverfladen, kameraer til overfladebilleder, og et magnetometer for bedre at forstå sengens tektonik og oprindelse under ishylden. Sammen med IcePod -instrumenterne projektet bruger gravimetre til at udvikle et kort over havbundens dybde under ishylden. Tyngdekraften er et kritisk datastykke i dette projekt, da radaren ikke er i stand til at se billedet gennem vandet under ishylden.

"Projektet minder meget om Rosetta-stenen, "sagde Lamont polarforsker Margie Turin." Den historiske sten var indskrevet i tre forskellige scripts, hver fortæller den samme historie, men på en anden tunge. Når de matches sammen, oplysningerne var nok til at give forskere mulighed for at afkode et gammelt sprog. Rosetta -projektet i Antarktis samler også tre forskellige 'scripts, ' men i dette tilfælde er de skrevet af tre jordsystemer; isen, havet, og den underliggende seng har hver en historie at fortælle. Kortlagt sammen, Disse tre systemer kan bruges til at låse op for mysterierne i Antarktis ishistorie i denne region og hjælpe os med at udvikle modeller til forudsigelse af fremtidige ændringer i Antarktis is. "

Ishylder er sårbare fra to retninger:opvarmning af luft over og varmt vand under. Forskere har målt lufttemperaturer i flere år, men måling af vandtemperaturer under isen er vanskeligere. Bell og hendes kolleger i Rosetta-Ice-projektet har fløjet tværsnit over ishylden i løbet af de sidste to år, bruge IcePod til at kortlægge den flydende ishylde og havbunden under den, søger især efter trug, hvor der kan komme mindre koldt vand ind og smelte ishylden nedenunder. De kan lokalisere højrisikoområder, men de kan ikke måle vandtemperaturen fra luften. Implementering af floats nær disse højrisikoområder giver en billig løsning. I løbet af sidste års polarsommer, Rosetta-teamet lancerede seks ALAMO-flydere (Air-Launched Autonomous Micro Observer). Disse metalrør pakket med videnskabelige instrumenter faldskærm i det iskolde vand i Antarktis Rosshav, markerer en ny grænse inden for polarforskning. ALAMO-flåderne er de første opdagelsesrejsende af deres slags, der begynder at profilere vandet ved siden af ​​Antarktis Ross-ishylde og sende data tilbage i realtid. Deres mission:finde sårbarheder, hvor varmere (men stadig nær frysepunkt) vand fra det dybe hav kan sive ind under ishylden og smelte det nedenunder.

I år målte flyderne vandtemperaturen på alle dybder, falder og stiger hver fjerde dag og bevæger sig horisontalt med strømmene. Hver gang de dukker op, de ringer hjem, videresende deres seneste målinger til en satellit, som derefter sender dataene til forskere rundt om i verden.

Rosettas kort over ishylden er nu næsten færdig. I oktober 2017 holdet vil påbegynde sin sidste mission. Under denne to måneders ekspedition, de vil udføre en række otte timers flyvninger, gennemskæring af ishylden og færdiggørelse af datasættet.

"Vi har stadig et stort arbejde foran os for at få den grundlæggende kortlægning på plads, så vi kan få forbedrede og præcise forudsigelser om, hvad Antarktis kan gøre i fremtiden, "sagde Kirsty Tinto, et medlem af Lamonts polargeofysikgruppe og leder på Rosetta.

Når den er afsluttet, Rosetta-Ice-projektet vil være en kritisk milepæl inden for klimavidenskab.

"Disse data vil være grundlaget for, at folk kan forstå, hvordan ishylder fungerede i årtier, "sagde Bell." Folk vil være i stand til at gå tilbage og måle isen præcis der, hvor vi fløj for at se ændringer. Det bliver et benchmark -datasæt. Det er en smuk ting."