Ishylder spænder under vægt af smeltevandssøer

For første gang, et forskerhold ledet af CIRES-baserede forskere, har direkte observeret en antarktisk ishylde, der bøjede sig under vægten af ​​damning af smeltevand på toppen, et fænomen, der kan have udløst sammenbruddet af Larsen B-ishylden i 2002. Og ishyldens bøjning kan potentielt påvirke andre sårbare ishylder, får dem til at bryde op, fremskynde udledningen af ​​is i havet og bidrage til den globale havniveaustigning.

"Forskere har forudsagt og modelleret denne proces i nogen tid, men ingen har nogensinde indsamlet feltdata, der viste, at det skete før nu, " sagde Alison Banwell, CIRES postdoc-gæstestipendiat og hovedforfatter på den nye undersøgelse offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

Banwell, tidligere ved Scott Polar Research Institute ved University of Cambridge, og hendes team blev inspireret til at se nærmere på årsagerne til svækkelse af ishylden efter at have analyseret det katastrofale opbrud af Larsen B-ishylden. Det brud skabte overskrifter i 2002 som 1, 250 kvadratkilometer is brød ud i havet; forskerne bemærkede, at i månederne op til bruddet, ishylden var oversået med over 2000 smeltevandssøer.

"I smeltesæsonen, søer kan dannes på overfladen af ​​ishylder, samle vægten af ​​smeltende sne og is i mange områder med flydende vand, " sagde medforfatter Ian Willis, CIRES sabbatbesøgsstipendiat også fra SPRI i Cambridge.

Smeltevandssøer kan indeholde vand, der hver vejer halvtreds tusinde til to millioner tons, og det skubber nedad på isen, oprettelse af et indrykning. Hvis søen dræner, dette indrykning dukker op igen. Hvis den resulterende spænding er stor nok, isen omkring søbassinet svækkes, og kan begynde at gå i stykker, forskerne forudsiger.

For at måle, hvor meget disse smeltevandssøer forvrængede den flydende antarktiske is, Banwell, Willis, og kolleger ved University of Chicago ledet af Doug MacAyeal måtte først spejde ud, hvor de troede, at søerne ville udvikle sig "Vi ledte efter fordybninger på overfladen af ​​ishylden, som kombineret med at studere satellitbilleder, hjalp os med at forudse, hvor søerne ville danne sig, når smeltesæsonen begyndte. "sagde Willis.

Holdet identificerede fire søbassiner, der skulle udstyres med GPS-sensorer - og gav dem fantasifulde navne. Der var "Peanut, "formet som en dobbelt jordnød i dens skal, og "Forkerte bukser, " opkaldt efter de lange waders, Banwell bar for at få adgang til midten af ​​en dyb sø; wadersene lignede de mekaniske bukser fra lerfilmen Wallace and Gromit:The Wrong Trousers.

I november 2016 før smeltesæsonen begyndte, holdet kørte snescootere fra den amerikanske McMurdo Station over den frosne havis for at få adgang til deres feltplads på McMurdo Ice Shelf, trække hundredvis af pund udstyr på slæder. Ved de fire søer, de installerede selvstændige instrumenter indeholdende GPS-stationer med høj præcision, at måle lodret højde, og tryksensorer til at måle søvandsdybder - hver fastgjort på en metalstang, der er boret over seks fod dybt ned i isen. Tre måneder senere, de fløj via helikopter for at hente instrumenterne - på det tidspunkt, havisen var for tynd til at bære vægten af ​​et køretøj.

Holdet fandt ud af, at i midten af ​​hver sø, ishylden bevægede sig ned og derefter op med omkring tre til fire fod som reaktion på hver søfyldning og derefter dræning. Men omkring 1500 fod fra hver sø var der stort set ingen lodret bevægelse. Selvom denne bøjning ikke fik McMurdo-ishylden til at gå i stykker, holdet brugte modellering til at forudsige, at lidt større søer i tættere nærhed kunne udløse brud. "Det er højst sandsynligt, hvad der skete med Larsen B i 2002, " sagde Banwell.

"Og klimamodeller forudsiger, at der vil være mere smeltning på tværs af flere ishylder i løbet af de næste par årtier, fører til en stigning i forekomsten af ​​smeltevandssøer, " tilføjede Willis.

"Disse observationer er vigtige, fordi de hjælper os med bedre at forstå udløserne af ishyldens opbrud, hvilket fører til havniveaustigning, " sagde Banwell. "Vores resultater kan bruges til at forbedre modeller for bedre at forudsige, hvilke ishylder der er mere sårbare og mest modtagelige for at kollapse."