Ustabilitet i is i Antarktis forventes at få havniveauet til at stige hurtigt

Billeder af forsvundne arktiske is- og bjerggletsjere skurrer, men deres potentielle bidrag til stigningen i havniveauet svarer ikke til Antarktis, selvom tilbagegang i sydlig is er mindre iøjnefaldende. Nu, en undersøgelse siger, at ustabilitet gemt inden for is i Antarktis sandsynligvis vil fremskynde dens strømning til havet og skubbe havniveauet op i et hurtigere tempo end tidligere forventet.

I de sidste seks år, fem tæt observerede antarktiske gletschere har fordoblet deres istabshastighed, ifølge National Science Foundation. Mindst en, Thwaites Glacier, modelleret til den nye undersøgelse, kan være i fare for at bukke under for denne ustabilitet, en flygtig proces, der hurtigt skubber is ud i havet.

Hvor meget is gletsjeren vil kaste i de kommende 50 til 800 år kan ikke ligefrem projekteres på grund af uforudsigelige udsving i klimaet og behovet for flere data. Men forskere ved Georgia Institute of Technology, NASA Jet Propulsion Laboratory, og University of Washington har indregnet ustabiliteten i 500 isstrømssimuleringer for Thwaites med raffinerede beregninger.

Scenarierne adskilte sig stærkt fra hinanden, men pegede sammen på, at ustabiliteten i sidste ende udløste, som vil blive beskrevet i spørgsmål og svar-afsnittet nedenfor. Selvom den globale opvarmning senere skulle stoppe, ustabiliteten ville blive ved med at skubbe is ud i havet med en enormt accelereret hastighed i løbet af de kommende århundreder.

Og det er, hvis issmeltning på grund af opvarmning af havene ikke bliver værre, end det er i dag. Undersøgelsen gik med nutidens issmeltningshastigheder, fordi forskerne var interesserede i ustabilitetsfaktoren i sig selv.

Gletsjerens vendepunkt

"Hvis du udløser denne ustabilitet, du behøver ikke fortsætte med at tvinge indlandsisen ved at skrue op for temperaturen. Det vil fortsætte af sig selv, og det er bekymringen, sagde Alex Robel, der ledede undersøgelsen og er adjunkt i Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences. "Klimavariationer vil stadig være vigtige efter det vendepunkt, fordi de vil bestemme, hvor hurtigt isen vil bevæge sig."

"Efter at have nået vendepunktet, Thwaites Glacier kan miste al sin is i en periode på 150 år. Det ville give en havstigning på omkring en halv meter (1,64 fod), "sagde NASA JPL -videnskabsmand Helene Seroussi, der samarbejdede om undersøgelsen. Til sammenligning, det nuværende havniveau er 20 cm (næsten 8 tommer) over niveauet før den globale opvarmning og får skylden for øgede kystnære oversvømmelser.

Forskerne offentliggjorde deres undersøgelse i tidsskriftet Procedurer fra National Academy of Sciences på mandag, 8. juli kl. 2019. Forskningen blev finansieret af National Science Foundation og NASA.

Undersøgelsen viste også, at ustabiliteten gør prognoser mere usikre, fører til den brede spredning af scenarier. Dette er især relevant for udfordringen ved konstruktion mod oversvømmelsesfarer.

"Du ønsker at konstruere kritisk infrastruktur til at være modstandsdygtig over for den øvre grænse af potentielle havniveauscenarier hundrede år fra nu, "Robel sagde." Det kan betyde at bygge dine vandrensningsanlæg og atomreaktorer til det absolut værste tilfælde, som kan være to eller tre fod havstigning alene fra Thwaites Glacier alene, så det er en kæmpe forskel."

Spørgsmål og svar

Hvorfor er Antarktis is den store drivkraft for havstigning?

Arktisk havis flyder allerede i vandet. Læserne vil sandsynligvis huske, at 90% af isbjerget er under vandet, og når isen smelter, lydstyrken skrumper, hvilket resulterer i ingen ændring i havniveauet.

Men når ismasser længe støttes af land, som bjerggletsjere, smelte, vandet, der ender i havet, øger havniveauet. Antarktis rummer den mest landstøttede is, selvom meget af dette land er havbunden, der kun holder en del af isens masse, mens vandet holder en del af det. Også, Antarktis er en isleviathan.

"Der er næsten otte gange så meget is i den antarktiske indlandsis, som der er på den grønlandske indlandsis og 50 gange så meget som på alle bjerggletsjere i verden, " sagde Robel.

What is that 'instability' underneath the ice?

The line between where the ice sheet rests on the seafloor and where it extends over water is called the grounding line. In spots where the bedrock underneath the ice behind the grounding line slopes down, deepening as it moves inland, the instability can kick in.

On deeper beds, ice moves faster because water is giving it a little more lift. Også, warmer ocean water hollows out the bottom of the ice, adding a little more water to the ocean. More importantly, the ice above the hollow loses land contact and flows faster out to sea.

"Once ice is past the grounding line and just over water, it's contributing to sea level because buoyancy is holding it up more than it was, " Robel said. "Ice flows out into the floating ice shelf and melts or breaks off as icebergs."

"The process becomes self-perpetuating, " Seroussi said, describing why it is called "instability."

How did the researchers integrate instability into sea level forecasting?

The researchers borrowed math from statistical physics that calculate what random variables do to predictability in a physical system, like ice flow, acted upon by outside forces, like temperature changes. They applied the math to simulations of possible future fates of marine glaciers like Thwaites Glacier.

They made an added surprising discovery. Normally, when climate conditions fluctuate strongly, Antarctic ice evens out the effects. Ice flow may increase but gradually, not wildly, but the instability produced the opposite effect in the simulations.

"The system didn't damp out the fluctuations, it actually amplified them. It increased the chances of rapid ice loss, " Robel said.

How rapid is 'rapid' sea level rise and when will we feel it?

The study's time scale was centuries, as is common for sea level studies. In the simulations, Thwaites Glacier colossal ice loss kicked in after 600 years, but it could come sooner.

"It could happen in the next 200 to 600 years. It depends on the bedrock topography under the ice, and we don't know it in great detail yet, " Seroussi said.

Indtil nu, Antarctica and Greenland have lost a small fraction of their ice, but already, shoreline infrastructures face challenges from increased tidal flooding and storm surges. Sea level is expected to rise by up to two feet by the end of this century.

For about 2, 000 years until the late 1800s, sea level held steady, then it began climbing, according to the Smithsonian Institution. The annual rate of sea level rise has roughly doubled since 1990.