Kæmpe hulrum i den antarktiske gletsjer signalerer hurtigt forfald

Et gigantisk hulrum - to tredjedele af området på Manhattan og næsten 1, 000 fod (300 meter) høj - at vokse i bunden af ​​Thwaites-gletsjeren i Vestantarktis er en af ​​flere foruroligende opdagelser, der er rapporteret i en ny NASA-ledet undersøgelse af den disintegrerende gletsjer. Resultaterne fremhæver behovet for detaljerede observationer af antarktiske gletscheres underside til at beregne, hvor hurtigt det globale havniveau vil stige som reaktion på klimaændringer.

Forskere forventede at finde nogle huller mellem is og grundfjeld på Thwaites' bund, hvor havvand kunne strømme ind og smelte gletsjeren nedefra. Det nyfundne huls størrelse og eksplosive væksthastighed, imidlertid, overraskede dem. Den er stor nok til at have indeholdt 14 milliarder tons is, og det meste af den is smeltede i løbet af de sidste tre år.

"Vi har i årevis haft mistanke om, at Thwaites ikke var tæt knyttet til grundfjeldet under det, " sagde Eric Rignot fra University of California, Irvine, og NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien. Rignot er medforfatter til den nye undersøgelse, som blev offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt . "Takket være en ny generation af satellitter, vi kan endelig se detaljerne, " han sagde.

Hulrummet blev afsløret af isgennemtrængende radar i NASAs Operation IceBridge, en luftbåren kampagne, der begynder i 2010, og som studerer sammenhænge mellem polarområderne og det globale klima. Forskerne brugte også data fra en konstellation af italienske og tyske rumbårne syntetiske blænderadarer. Disse meget højopløselige data kan behandles ved hjælp af en teknik kaldet radarinterferometri for at afsløre, hvordan jordoverfladen nedenfor har bevæget sig mellem billederne.

"[Størrelsen af] et hulrum under en gletsjer spiller en vigtig rolle i smeltningen, " sagde undersøgelsens hovedforfatter, Pietro Milillo fra JPL. "Efterhånden som mere varme og vand kommer under gletsjeren, det smelter hurtigere."

Numeriske modeller af iskapper bruger en fast form til at repræsentere et hulrum under isen, i stedet for at lade hulrummet ændre sig og vokse. Den nye opdagelse antyder, at denne begrænsning højst sandsynligt får disse modeller til at undervurdere, hvor hurtigt Thwaites taber is.

På størrelse med Florida, Thwaites Glacier er i øjeblikket ansvarlig for cirka 4 procent af den globale havniveaustigning. Den rummer is nok til at hæve verdenshavet lidt over 2 fod (65 centimeter) og stopper nabogletsjere, der ville hæve havniveauet yderligere 8 fod (2,4 meter), hvis al isen gik tabt.

Thwaites er et af de sværeste steder at nå på jorden, men det er ved at blive bedre kendt end nogensinde før. U.S. National Science Foundation og British National Environmental Research Council igangsætter et femårigt feltprojekt for at besvare de mest kritiske spørgsmål om dets processer og funktioner. The International Thwaites Glacier Collaboration vil begynde sine felteksperimenter på den sydlige halvkugle sommeren 2019-20.

Hvordan videnskabsmænd måler istab

Der er ingen måde at overvåge antarktiske gletsjere fra jordoverfladen på lang sigt. I stedet, videnskabsmænd bruger satellit- eller luftbårne instrumentdata til at observere funktioner, der ændrer sig, når en gletsjer smelter, såsom dens strømningshastighed og overfladehøjde.

Et andet skiftende træk er en gletsjers grundstødningslinje - det sted nær kanten af ​​kontinentet, hvor den løfter sig fra sit leje og begynder at flyde på havvand. Mange antarktiske gletsjere strækker sig kilometervis ud over deres jordingslinjer, flyder ud over det åbne hav.

Ligesom en grundstødt båd kan flyde igen, når vægten af ​​dens last fjernes, en gletsjer, der taber isvægt, kan flyde over land, hvor den plejede at holde fast. Når dette sker, grundstødningslinjen trækker sig tilbage ind i landet. Det udsætter mere af en gletsjers underside for havvand, øger sandsynligheden for, at dens smeltehastighed vil accelerere.

Et uregelmæssigt tilbagetog

For Thwaites, "Vi opdager forskellige tilbagetrækningsmekanismer, " sagde Millilo. Forskellige processer på forskellige dele af den 100-mile lange (160-kilometer lange) front af gletsjeren sætter hastighederne for jordforbindelses-tilbagetrækning og istab ud af synkronisering.

Det enorme hulrum er under gletsjerens hovedstamme på dens vestlige side - siden længere væk fra den vestantarktiske halvø. I denne region, som tidevandet stiger og falder, jordforbindelsen trækker sig tilbage og bevæger sig hen over en zone på omkring 2 til 3 miles (3 til 5 kilometer). Gletscheren er løsnet fra en højderyg i grundfjeldet med en jævn hastighed på omkring 0,4 til 0,5 miles (0,6 til 0,8 kilometer) om året siden 1992. På trods af denne stabile hastighed af jordforbindelsens tilbagetrækning, smeltehastigheden på denne side af gletsjeren er ekstrem høj.

"På den østlige side af gletsjeren, jordforbindelsens tilbagetog forløber gennem små kanaler, måske en kilometer bred, som fingre, der når ned under gletsjeren for at smelte den nedefra, " sagde Milillo. I den region, hastigheden af ​​jordforbindelses-tilbagetog fordoblet fra omkring 0,4 miles (0,6 kilometer) om året fra 1992 til 2011 til 0,8 miles (1,2 kilometer) om året fra 2011 til 2017. Selv med dette accelererende tilbagetog, imidlertid, smeltehastigheder på denne side af gletsjeren er lavere end på den vestlige side.

Disse resultater fremhæver, at is-hav-interaktioner er mere komplekse end tidligere forstået.

Milillo håber, at de nye resultater vil være nyttige for forskere fra International Thwaites Glacier Collaboration, når de forbereder deres feltarbejde. "Sådanne data er essentielle for, at markpartierne kan fokusere på områder, hvor handlingen er, fordi jordingslinjen trækker sig hurtigt tilbage med komplekse rumlige mønstre, " han sagde.

"Det er vigtigt at forstå detaljerne om, hvordan havet smelter denne gletsjer væk, for at kunne projicere dens indvirkning på havniveaustigningen i de kommende årtier, " sagde Rignot.