Hvor hurtigt kan Antarktis stige, når isen smelter?

Jorden er endelig fri til at rejse sig efter hundredtusinder af år med isundertrykkelse.

At, selvfølgelig, er et provokerende udsagn, imidlertid, fra Jordens synspunkt, det er faktisk rigtigt. The Pine Island, Thwaites, Haynes, Smith og Kohler Gletschere, beliggende i Amundsen Sea Embayment of West Antarctica (se kortet herunder), har været stjernerne i mange alarmerende overskrifter vedrørende det hurtigere issmeltende tempo, mulig kollaps af den vestantarktiske indlandsis, og stigning i havniveau.

Og det er rigtigt:Amundsen Sea Embayment er en af ​​de vigtigste regioner i verden med hensyn til issmeltning.

Disse gletschere indeholder nok is til at dække et område på størrelse med Danmark (43, 000 kvadratkilometer) med mere end 11 kilometer is, som ville hæve det globale havniveau med 1,2 meter, hvis det skulle smelte på én gang.

Den enorme mængde is har belastet og skubbet ned på jordens overflade siden begyndelsen af ​​sidste istid, 115, 000 år siden. Så, hvad kan vi forvente, når det smelter, og det tryk, det udøver, løfter?

Vores nye undersøgelse offentliggjort i Videnskab har nogle svar.

Dele af Vestantarktis stiger

På toppen af ​​den sidste istid, is dækkede et meget større område af Amundsenhavet, end det gør i dag, men den skrumpede for at nå sin moderne konfiguration omkring 10, For 000 år siden, som vist i figuren herunder.

Siden da, gletsjerne i denne region har været stort set stabile indtil for cirka 200 år siden, da de begyndte at smelte og trække sig tilbage. Dette skete langsomt i starten, men der har været en klar stigning i istab siden 2005.

Vores undersøgelse viser, at jordoverfladen, gradvist lettet fra den store byrde af is, stiger endelig, og det gør det i et accelererende tempo - op til 41 millimeter om året i 2014, hvilket er mellem fire og fem gange hurtigere end forventet.

GPS registrerer, at jorden stiger

For at se, hvordan jorden under indlandsisen reagerer på det seneste istab, vi studerede data indsamlet af højpræcisions GPS (Global Positioning System) instrumenter placeret på fjerntliggende klippefremspring i Vestantarktis.

Disse GPS -sensorer fungerer stort set på samme måde som GPS'en i din telefon eller i din bil, men de er meget mere præcise og kan måle bevægelser på millimeter. Mest vigtigt, GPS -sensorerne måler også lodrette bevægelser (såsom stigende grund) samt vandrette bevægelser.

På denne måde, de kan faktisk måle landets opløftning, når indlandsisen smelter.

Et team ledet af professor Terry Wilson ved Ohio State University (OSU), installerede sensorerne for mere end et årti siden - både GPS og seismiske stationer.

Efter hvad jeg ville sige var en heroisk indsats for at installere og vedligeholde netværket af sensorer på et af de mindst tilgængelige steder på planeten, holdet er blevet belønnet med utroligt værdifulde data, som fortæller en utrolig historie om Jorden.

Specifikt, vi opdagede en meget anden jordstruktur end man tidligere troede eksisterede under iskappen, som driver grundfjeldet under isen til at stige hurtigere end forventet.

Hvorfor stiger jorden, når isen smelter?

For at forklare dette, vi er nødt til at forstå den proces, hvormed jorden stiger, kendt som glacial isostatisk justering for at give det sit rigtige navn.

En nyttig analogi er at forestille sig Jordens struktur under Antarktis som en dobbeltlagsmadras med en fjedrende, elastisk lag øverst og et tykt, hukommelsesskum nedenunder.

Efterhånden som isen tyndes ud, landet umiddelbart under indlandsisen springer hurtigt tilbage som reaktion på vægttabet. Dette er som det fjedrende lag øverst på din madras, som springer tilbage, når du kommer ud af sengen. Denne umiddelbare reaktion kaldes elastisk rebound.

For det andet, der er en forsinket hævning, da kappen under grundfjeldet reagerer. Dette er analogt med madrassens dybere hukommelsesskumlag. Ligesom hukommelseskummet, kappen 'husker' sin tidligere belastning i et stykke tid, før den langsomt kryber tilbage til originalen, ubelastet form.

Hvis kappen er stiv, denne forsinkede hævning, forekommer meget langsomt på tidsskalaer i årtusinder eller mere. Det er det, vi ser i dag i Nordamerika og i Skandinavien, hvor landet stadig stiger (med en centimeter om året) for at 'slette' det fodaftryk, der er efterladt af de enorme iskapper, der engang dækkede den nordlige halvkugle under den sidste istid.

Omvendt hvis kappen er blød og fuld af vand, det vil være langt mindre viskøst (dvs. mindre modstandsdygtigt over for strømning), og vil reagere meget hurtigere på et tab af is ovenfor. I dette tilfælde, kappen 'hukommelse' vil kun vedvare i årtier til århundreder, og løft vil for det meste afhænge af det seneste istab. Jo mere løft vi ser, jo blødere kappe nedenunder.

Det er denne hurtige overfladereaktion, som vi nu har opdaget under Antarktis, tyder på tilstedeværelsen af ​​en blød kappe.

En blødere kappe end forventet

En blød og varm kappe findes typisk i meget aktive tektoniske områder ved kanten af ​​tektoniske plader. Og meget hurtige løftesatser, ligesom dem, der er registreret i vores undersøgelse, forekommer kun, hvor is også aktivt smelter, såsom Alaska (også her og her), Island (også her), og Patagonien.

Selvom Amundsen Sea Embayment ikke er tektonisk aktiv, den deler nogle fælles træk med disse steder, herunder tilstedeværelsen af ​​vulkaner og sprækkesystemer. Så, vi forventede at se lidt af en forsinket rebound (hævning) oven på det øjeblikkelige elastiske svar. Men det, vi fandt, gik ud over vores vildeste fantasi.

Med GPS, vi målte (og fortsætter med at måle) en hævningshastighed op til fem gange hurtigere end den elastiske rebound, hvilket betyder at kappen er meget blød.

Dette er 100 gange mindre tyktflydende end under Nordamerika, og 10 gange mindre tyktflydende end vi havde forventet.

Store konsekvenser for den fremtidige fremskrivning af den globale havstigning

Vores resultater har en række vigtige konsekvenser for forskere til at studere videre, såsom at forbedre vores viden om den solide jordrespons på issmeltningsprocesserne i Antarktis, hvilket igen er meget vigtigt for at forstå den langsigtede havniveauudvikling i istidens cyklus.

Men det er konsekvenserne for det meget kortsigtede bidrag til stigning i havniveauet, der vakte manges opmærksomhed, da stigende berggrund kunne bremse isens tilbagetrækning og måske endda beskytte indlandsisen mod sammenbrud.

Vi har endnu ikke undersøgt disse konsekvenser, og de involverede processer er komplekse, men afklaring af dem vil helt sikkert forbedre pålideligheden af ​​de fremtidige fremskrivninger af stigning i havniveauet i løbet mod klimaændringer. Vi vil undersøge dette mere detaljeret i den næste artikel.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra ScienceNordic, den pålidelige kilde til engelsksprogede videnskabsnyheder fra de nordiske lande. Læs den originale historie her.