Overfladesøer får antarktiske ishylder til at bøje

Fyldning og dræning af smeltevandssøer har vist sig at få en flydende antarktisk ishylde til at bøje, potentielt truer dens stabilitet.

Et hold af britiske og amerikanske forskere, ledet af University of Cambridge, har målt, hvor meget McMurdo-ishylden i Antarktis bøjer sig som reaktion på fyldning og dræning af smeltevandssøer på dens overflade. Denne form for bøjning var blevet antaget før og simuleret af computermodeller, men det er første gang, fænomenet er blevet målt i marken. Resultaterne er rapporteret i journalen Naturkommunikation .

Resultaterne demonstrerer en sammenhæng mellem overfladesmeltning og svækkelsen af ​​antarktiske ishylder og understøtter ideen om, at nyligt opbrud af ishylden omkring den antarktiske halvø kan være blevet udløst, i hvert fald delvist, ved store mængder overfladesmeltevand produceret som reaktion på atmosfærisk opvarmning.

Mens klimaet fortsætter med at varme, flere og flere ishylder kan blive modtagelige for bøjning, brud og bryde op i løbet af det kommende århundrede.

Det meste af det antarktiske kontinent er dækket af det antarktiske islag, som er op til fire kilometer tyk og indeholder is nok til at hæve det globale havniveau med omkring 58 meter. Over det meste af kontinentet og det meste af året, lufttemperaturerne er et godt stykke under nul, og isoverfladen forbliver frossen. Men omkring 75% af indlandsisen er omkranset af flydende ishylder, der er op til en kilometer tykke, mest under havoverfladen, men med snesevis af meter af deres samlede højde rage ud over vandet. I sommermånederne, når lufttemperaturen stiger over frysepunktet, overfladerne af disse ishylder er modtagelige for smeltning.

"Overfladevand på ishylder har været kendt i lang tid, " sagde medforfatter Dr. Ian Willis fra Cambridges Scott Polar Research Institute. "For over 100 år siden, medlemmer af både Shackletons Nimrod-hold og Northern Party-holdet fra Scott's British Antarctic Expedition kortlagde og registrerede vand på Nansen-ishylden, omkring 300 kilometer fra hvor vi lavede vores undersøgelse på McMurdo ishylden. I de sidste par årtier, Det har også været muligt at se udbredt overfladesmeltevand dannes på mange ishylder hver sommer fra satellitbilleder."

Hvad man ikke helt ved, er i hvilket omfang overfladevand kan destabilisere en ishylde, især i varmere somre, hvor der produceres mere smeltevand. Hvis ishyldens hældning er tilstrækkelig stejl, vandet kan strømme fra ishylden til havet i store overfladefloder, afbøde enhver potentiel ustabilitet.

Faren kommer, hvis vand samler sig i overfladeforsænkninger på ishylden for at danne store søer. Den ekstra vægt af vandet vil presse ned på den flydende is, får det til at synke lidt længere ned i havet. Omkring kanten af ​​søen, isen vil bøje opad for at kompensere. "Hvis søen dræner, ishylden vil nu bøje tilbage, stiger op, hvor søen plejede at være, synker ned langs kanten, " sagde hovedforfatter Dr. Alison Banwell, også fra SPRI. "Det er denne fyldning og dræning af søer, der får ishylden til at bøje, og hvis belastningerne er store nok, brud kan også udvikle sig."

Banwell og medforfatter professor Doug MacAyeal fra University of Chicago havde tidligere foreslået, at fyldning og dræning af hundredvis af søer kunne have ført til det katastrofale opbrud af Larsen B Ice Shelf 2002, da 3. 250 kvadratkilometer is gik tabt på få dage.

"Vi havde været i stand til at modellere den hurtige opløsning af den ishylde via vores smeltevandsbelastningsinducerede brudmekanisme, " sagde Banwell. "Men, problemet var, at ingen faktisk havde målt ishyldefleks og brud i marken, og så vi var ikke i stand til fuldt ud at begrænse parametrene i vores model. Det er blandt andet derfor, vi satte os for at forsøge at måle processen på McMurdo ishylden."

Ved hjælp af helikoptere, snemaskiner og deres egne to fødder, forskerne opstillede en række tryksensorer til at overvåge stigningen og faldet i vandstanden i lavninger, som blev fyldt til søer, og GPS-modtagere til at måle små lodrette bevægelser af ishylden.

"Det var meget arbejde at skaffe data, men de afslører en fascinerende historie, " sagde MacAyeal. "Det meste af GPS-signalet skyldes havvande, som flytter den flydende ishylde op og ned med flere meter to gange om dagen. Men da vi fjernede dette tidevandssignal, fandt vi nogle GPS-modtagere flyttet ned, derefter op omkring en meter over et par uger, mens andre, kun få hundrede meter væk, bevægede sig næsten ikke. De, der bevægede sig mest ned og op, var placeret, hvor søer fyldtes og drænede, og der var forholdsvis lidt bevægelse væk fra søerne. Det er denne differentielle lodrette bevægelse, der viser, at ishylden bøjer sig. Vi havde forventet dette resultat, men det var meget rart, da vi fandt det. "

Holdet håber, at deres arbejde vil inspirere andre til at lede efter beviser for flex og brud på andre ishylder omkring Antarktis. Deres arbejde vil også hjælpe med at udvikle indlandsisskalamodeller, der kan bruges til at forudsige stabiliteten af ​​ishylder i fremtiden og til at forstå kontrolelementerne for ishyldens størrelse, da de fungerer som buffere mod hurtigt bevægende is fra kontinentet. Når ishylderne krymper, gletsjere og isstrømme bag dem flyder hurtigere til havet, bidrager til den globale havstigning.