Migrerende snelinje spiller en overordnet rolle i at sætte tempoet for, at issmeltningen på Grønland

I et fund, der kan hjælpe forskere med bedre at forudsige havniveaustigning i en opvarmende verden, Forskere fra Brown University har fundet en undervurderet faktor, der styrer den hastighed, hvormed Grønlands indlandsis smelter.

Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , brugt satellitbilleder til at spore bevægelsen af ​​indlandsisens snelinje - den højde, over hvilken overfladen er snedækket, og under hvilken bar is er blotlagt. Undersøgelsen viste, at snelinjens højde varierede betydeligt fra år til år, og at dens variation udøvede en overordnet indflydelse på mængden af ​​solstråling, indlandsisen absorberede. Ændringer i snelinjens højde fra år til år forklarede mere end halvdelen af ​​den årlige strålingsvariabilitet på indlandsisen, undersøgelsen fandt.

Ultimativt, mængden af ​​stråling, indlandsisen absorberer, bestemmer, i hvor høj grad den smelter.

"Folk, der studerer alpine gletschere, har erkendt vigtigheden af ​​snelinjer i årevis, men ingen havde udtrykkeligt studeret dem i Grønland før, " sagde Laurence C. Smith, en gæstestipendiat ved Institute at Brown for Environment and Society (IBES) og en studie medforfatter. "Denne undersøgelse viser for første gang, at denne simple opdeling mellem bar is og sne betyder mere, når det kommer til smeltning end en lang række andre processer, der får mere opmærksomhed."

Resultaterne har betydelige konsekvenser for forudsigelse af fremtidig havniveaustigning, siger forskerne. Smeltevand fra Grønlands indlandsis er en stor bidragyder til det globale havniveau, og denne undersøgelse viser, at regionale klimamodeller, der bruges til at forudsige fremtidig afstrømning, ofte forudsiger snelinjer unøjagtigt.

"Vi fandt ud af, at modeller ikke gengiver snelinjer særlig godt, hvilket tilføjer en usikkerhed til fremtidige fremskrivninger, " sagde Jonathan C. Ryan, en postdoc-forsker ved Brown og studiets hovedforfatter. "Men nu hvor vi har vist, hvor vigtig snelinjeeffekten er, og har nogle direkte observationer af snelinjepositioner, forhåbentlig kan vi forbedre disse modeller fremadrettet."

Grunden til, at snelinjen er så vigtig, har at gøre med forskellen i reflektionsevne mellem snedække og bar is. Sne er ekstremt lys og reflekterer tilbage til atmosfæren den største del af det sollys, den modtager. Bar is er meget mørkere, og reflekterer derfor mindre stråling. I stedet, mere stråling absorberes, som opvarmer isen og fører til smeltning. Disse processer har været godt forstået af videnskabsmænd i årevis. Hvad man ikke vidste, var i hvilket omfang de udspiller sig på Grønlands indlandsis, og i hvilket omfang snelinievandring kan regulere smeltningen fra år til år.

Ryan siger, at han først fik en anelse om, hvor vigtig snelinjebevægelse kan være, mens han udfører feltarbejde på indlandsisen. Han og hans kolleger forsøgte at optage snelinjepositioner med luftdroner. Hver dag, de fløj deres droner ind i landet over den bare is. Da de nåede snegrænsen, de registrerede stillingen, vendte deres droner rundt og fløj tilbage. På et tidspunkt i feltsæsonen, de måtte holde op med at flyve i nogle dage på grund af kraftig vind. Da de kom tilbage til at flyve, de fandt noget overraskende.

"Pludselig var snegrænsen bare væk, " sagde Ryan. "På et par dage havde den bevæget sig 30 kilometer eller deromkring op ad indlandsisen og var nu uden for rækkevidden af ​​vores droner. Det var det første øjeblik, vi troede, at vi skulle undersøge virkningerne af snelinjebevægelser på afsmeltning."

Til studiet, Ryan og hans kolleger brugte billeder fra MODIS-instrumentet, et billeddannende spektroradiometer, der flyver ombord på NASAs Terra-satellit. De var i stand til at få en tidsserie af snelinjepositioner fra 2001 til 2017. De kunne også måle reflektionsevnen af ​​både snedækket og bar is.

Billederne bekræftede en væsentlig bevægelse af snegrænsen fra sæson til sæson og fra år til år - og nåede en maksimal højde i 2012, et rekordår for isafsmeltning. Der var også en væsentlig forskel i reflektionsevne mellem sne og is. Sneen reflekterede i gennemsnit omkring 79 procent af den stråling, der ramte den. Isen, i mellemtiden, kun afspejlet mellem 45 og 57 pct. Snelinjens bevægelse kombineret med forskellene i reflektivitet betyder, at snelinjens position spiller en dominerende rolle i at kontrollere indlandsisens energioptagelse. Alt i alt, 53 procent af strålingsvariabiliteten fra år til år kan forklares med snelinjens position, fandt forskerne.

Det tal på 53 procent overskygger andre faktorer, som forskerne har undersøgt. For eksempel, forskerne troede, at processer, der gør allerede mørk bar is mørkere over tid, ville spille en stor rolle i at kontrollere energiabsorptionen. Poolende vand, snavs og algevækst kan alle gøre bar is mørkere, gør det endnu mindre reflekterende. Undersøgelsen viste, at disse faktorer gjorde en forskel i energioptagelsen, bare ikke nær så meget, som tidligere forskning havde antaget. Det viste sig, at placeringen af ​​snelinjen havde en fem gange stærkere indflydelse på energioptagelsen end mørkningen af ​​selve bar is.

"Det er en overraskelse, fordi der har været meget arbejde på det seneste med disse is-formørkende processer, " sagde Smith. "Det viser sig, at i dette tilfælde, vi manglede elefanten i rummet, som er snegrænsen."

Efter at have fastslået betydningen af ​​snelinje i energiabsorption - og i sidste ende i smeltning og afstrømning - ønskede forskerne at se, om regionale klimamodeller korrekt fangede effekten af ​​snelinjen. Det er vigtigt, fordi disse modeller bruges til at forudsige fremtidig afstrømning fra Grønlands indlandsis.

Forskerne fandt ud af, at to førende modeller begge ikke kan fange snelinjens højde nøjagtigt. En model, kendt som MAR, satte snelinjer for højt og overvurderede derfor sandsynligvis afstrømning i år med høj smeltning. Den anden model, kendt som RACMO, sæt snelinjerne for lavt, hvilket betyder, at det sandsynligvis undervurderer fremtidig afstrømning i et varmere klima.

I betragtning af vigtigheden af ​​snelinjens position som afsløret i denne undersøgelse, forskerne siger, at det er vigtigt, at modellerne får den rigtige snegrænse.

"Vi samarbejder nu med modelerne, forsyne dem med vores observerede snelinjer, " sagde Ryan. "Det giver dem noget sandhed, som de burde kunne bruge til at justere deres modeller. Nu er der noget at sigte efter."

Resultatet af disse forbedringer i modellering af snelinje, siger forskerne, ville være mere præcise prognoser for Grønlands fremtidige bidrag til havniveaustigningen.