Kortsigtede ændringer i Antarktis ishylder er nøglen til at forudsige deres langsigtede skæbne

Antarktis indlandsis indeholder nok is til at hæve det globale havniveau med omkring 180 fod, hvis det hele smeltede. Men dramatisk, iøjnefaldende ændringer af Antarktis' flydende ishylder, såsom kælvende isbjerge, bliver ofte fremhævet i nyhederne uden en følelse af langsigtet sammenhæng eller en klar forbindelse til, hvad der forårsager ændringerne.

Antarktis taber landis i en accelererende hastighed, og nuværende observationer tyder på, at det vil blive den største bidragyder til havniveaustigning i midten af ​​dette århundrede. At forstå variationer i højden af ​​Antarktis ishylder – de flydende kanter af kontinentets iskappe – kan fortælle os, hvordan og hvorfor Antarktis ændrer sig, og hvad det kan betyde for fremtidige havniveauer.

Vi studerer ændringer i antarktiske ishylder, sammen med vores kollega Laurie Padman ved Earth &Space Research, et nonprofit-institut i Seattle. En af os, Helen Amanda Fricker, bidraget til to artikler i et specialnummer af tidsskriftet Nature, der samler den aktuelle forståelse af tilstanden i Antarktis. Her er, hvad vi ser ske.

Ishylder holder den jordede is tilbage

Antarktiske ishylder giver mekanisk støtte til at holde isstrømmen tilbage fra kontinentet til havet, regulering af tempoet i massetabet fra den enorme indlandsis. Forskere kalder denne proces "støttende, "da det fungerer på samme måde som en arkitektonisk støtte, forhindrer en bygning i at kollapse.

At reducere massen af ​​en ishylde bidrager ikke direkte til havniveaustigningen, da denne is allerede flyder på havet, men det fremmer hurtigere udledning af jordet is, hvilket øger havniveauet. For at forstå, hvordan Antarktis massetab varierer, vi skal forstå, hvordan ishylder vokser og skrumper.

Ishylder får hovedsageligt masse gennem is, der flyder fra kontinentet og lokalt snefald på deres overflader. De mister masse primært ved smeltning af havet og ved isbjergkalvning.

Antarktis har mere end 300 ishylder, og nettoændringen i deres masse er en delikat balance mellem gevinster og tab. At bestemme denne balance kræver forståelse af, hvordan is, ocean, og atmosfæren interagerer for at drive ændringer rundt i Antarktis. Klimaændringer vil ændre den overordnede balance mellem gevinster og tab, og vil bestemme fremtiden for Antarktis istab.

Satellitternes afgørende rolle

Antarktis små ishylder er groft sagt arealet af små byer, og dens største er på størrelse med Spanien. Det samlede ishyldeareal er omkring 1,5 millioner kvadratkilometer (580, 000 kvadrat miles), omtrent lige så stor som Mongoliet. Den eneste levedygtige måde at rutinemæssigt overvåge ændringer i deres masse er med satellitter.

Siden lanceringen af ​​Landsat 1 i 1972, satellitdata har lært os meget om indlandsisen, inklusive dens store struktur, overfladeegenskaber og strømningshastigheder. En nylig syntese kombinerede 150 uafhængige estimater af tab af indlandsis fra satellitdata og atmosfæriske modeller for at vise, at indlandsisen taber mere masse til havet for hvert år, der går. De største ændringer er sket på steder, hvor ishylderne enten er blevet tyndere eller kollapset.

Enkelte satellitmissioner varer typisk kun fem til 10 år, men vi kan sammensætte data fra på hinanden følgende missioner for at forlænge rekordens længde. Dette hjælper os med at adskille langsigtede tendenser fra naturlig klimavariabilitet og optrevle processer, der driver forandringer rundt om Antarktis.

Den Europæiske Rumorganisation (ESA) har opsendt fire isobservationssatellitter siden 1992, med radarhøjdemålere til præcist at bestemme afstanden mellem satellitten og jordens overflade under den. Disse data har nu givet en kontinuerlig tidsserie af variationer i ishyldens overfladehøjde siden begyndelsen af ​​1990'erne. Ved at kombinere målte stigninger og fald i overfladehøjde med den seneste generation af klimamodeller for at konkludere, hvordan atmosfæren har ændret sig, vi kan estimere mængden af ​​masse en ishylde kan miste til havet.

El Niño og La Niña påvirker ishylderne

Stillehavets sektor af det antarktiske indlandsis oplever usædvanligt stort massetab. Denne sektor indeholder den hurtigt skiftende Thwaites-gletsjer, som er fokus for et nyt stort forskningsinitiativ mellem U.S. National Science Foundation og Storbritanniens National Environmental Research Council.

Den 23-årige højdemålerrekord afslørede langsigtet massetab i Stillehavssektorens ishylder. Yderligere analyse af disse data viste, at desuden El Niño/Southern Oscillation (ENSO) – en periodisk variation i havoverfladetemperaturer og tryk over det tropiske østlige Stillehav – forårsagede yderligere højdeændringsudsving.

Stærke El Niño begivenheder, som typisk bringer varmere havvand og øger nedbøren, øge snefaldet over disse ishylder. Men de øger også havdrevet smeltning, fjernelse af is fra ishyldens bund. Da sne er mindre tæt end fast is, masse tabt ved smeltning overstiger det, der tilføjes af snefald. Resultatet er, at den samlede ishyldemasse, og dermed dens støtteevne, faktisk falder under El Niño-begivenheder, selvom højden af ​​ishylden kan stige.

Det modsatte sker under La Niñas, skranken til El Niño, hvor tropiske havvande køler. Forskere forventer, at den samlede nedbør og hyppigheden af ​​ekstreme ENSO-hændelser vil stige, efterhånden som Jordens atmosfære opvarmes, hvilket indebærer, at årlige udsving i ishyldens tykkelse og masse også vil stige.

Atmosfæriske forhold påvirker den antarktiske halvø

En region længere nordpå i Antarktis, den antarktiske halvø, har oplevet opsigtsvækkende ændringer i løbet af de sidste tre årtier. Her er flere ishylder katastrofalt kollapset på grund af opvarmning i atmosfæren. Forskere ser dette som en kanariefugl i kulminen:Lignende opvarmningsbegivenheder kan drive sammenbruddet af mere sydlige ishylder, som kan spille en større rolle for fremtidig havstigning.

Omfattende pressedækning af kælvningen i 2017 af et isbjerg på størrelse med Delaware fra Larsen C Ice Shelf har forværret sådanne bekymringer. Imidlertid, i en nylig undersøgelse viste vi, at højden af ​​de resterende ishylder på den antarktiske halvø på tværs af regionen er steget siden 2009. Ved at bruge atmosfæriske modeller understøttet af feltobservationer, vi koblede denne højdegenvinding til en regional afkøling, der varede i flere år og reducerede sommeroverfladesmeltningen. Den store kælvningsbegivenhed var sandsynligvis en normal massetabsproces, svarende til en større begivenhed i 1986. Der er indtil videre ingen klare indikationer på, at Larsen C er på randen af ​​sammenbrud.

Atmosfærens rolle er kun en del af denne historie. Efter at have fjernet effekten af ​​højere lufttemperaturer, vi fandt ud af, at havet fortsatte med at smelte ishyldernes baser med en hastighed, der vippede skalaerne mod nettomassetab. Faktisk, vi fandt ud af, at atmosfæren for nylig spillede en stabiliserende rolle, mens havet udøver en vedvarende destabiliserende indflydelse, fremhæver det komplekse samspil mellem atmosfæren, is og hav omkring Antarktis.

Nye satellitter vil give mere indsigt

Med eksisterende data, videnskabsmænd kan begynde at afkode ishyldens indviklede evolution for at forbedre vores forståelse af, hvad der påvirker ishyldens masseændringer og stabilitet.

Satellitter har vist, at ishylderne generelt skrumper på grund af øget hav-induceret afsmeltning. Ud over den overordnede tendens, signaler svarende til atmosfæriske og oceaniske processer bliver tydelige, såsom påvirkninger fra El Niño og La Niña cyklusser i troperne og lokale atmosfæriske ændringer.

Efterhånden som satellitrekorden forlænges med lanceringen af ​​nye polære satellitter som NASAs ICESat-2 i september 2018 og NISAR i 2020, forskere forventer at nå det punkt, hvor vi med tillid kan inkludere disse processer i modeller for indlandsisens reaktion på klimaændringer, hvilket vil forbedre fremskrivninger af fremtidig havniveaustigning.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.