Antarktiske ishylder sårbare over for pludselig smeltevandsdrevet frakturering, siger undersøgelse

En ny undersøgelse siger, at mange af ishylderne, der ringer omkring Antarktis, kan være sårbare over for hurtig ødelæggelse, hvis stigende temperaturer driver smeltevand ind i de talrige sprækker, der i øjeblikket trænger ind i deres overflader. Hylderne hjælper med at bremse indre gletscheres glidning mod havet, så hvis de skulle fejle, havniveauer rundt om i verden kan stige hurtigt som følge heraf. Undersøgelsen vises i denne uge i det førende tidsskrift Natur .

Ishylder er gigantiske tunger af is, der flyder på havet rundt om kontinentets kanter. De store landbundne gletsjere bag dem skubber konstant mod havet. Men fordi mange hylder stort set er begrænset til store bugter og bugter, de presses sammen fra siderne og bremser gletsjernes march – lidt som en person i en smal gang, der spænder armene mod væggene for at bremse nogen, der prøver at skubbe forbi dem. Men ishylder oplever en konkurrerende stress:de strækker sig ud, når de nærmer sig havet. Satellitobservationer viser, at som resultat, de river fra hinanden; de fleste er revet med talrige lange brud vinkelret på strækningsretningen. Brud, der dannes ved overfladen, kan være titusinder af meter dybe; andre, dannes fra bunden, kan trænge ind i isen hundredvis af meter opad. Nogle brud er hundreder af meter brede.

I øjeblikket, de fleste af hylderne er frosne året rundt, og stabil. Men videnskabsmænd anslår, at udbredt opvarmning kan forekomme senere i århundredet. Og, eksisterende forskning har vist, at selv subtile temperatursvingninger kan anspore til udbredt smeltning. Dette kan få smeltevandet til at strømme ind i overfladebrudene. Sådanne stigninger ville potentielt forårsage hydrofrakturering - en proces, hvor flydende vand, tungere end is, ville med voldsomhed tvinge bruddene til at lyne op, og få hylden til hurtigt at gå i opløsning. Den nye undersøgelse anslår, at 50 til 70 procent af de områder af ishylderne, der støtter gletsjerne, er sårbare over for sådanne processer.

"Det handler ikke kun om at smelte, men hvor det smelter, " sagde hovedforfatter Ching-Yao Lai, en postdoc-forsker ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory.

"Ishylderne - det er det svage sted, hvor atmosfæren, isen og havet interagerer, " sagde studiemedforfatter Jonathan Kingslake, en glaciolog hos Lamont-Doherty. "Hvis de fyldes med smeltevand, ting kan ske meget hurtigt efter det, og det kan få store konsekvenser for havniveauet."

Hydrofracturing er allerede forekommet nogle få steder. Dele af Larsen Ishylden, som havde været stabil i mindst 10, 000 år, gik i opløsning inden for få dage i 1995 og 2002. Dette blev efterfulgt af det delvise opbrud af Wilkins ishylde i 2008 og 2009. De vigtigste aftalte årsager:hydrofrakturering. Larsen og Wilkins udgør noget af den nordligste is på kontinentet, og har derfor været de første til at lide under stigende temperaturer og sæsonbestemt afsmeltning.

Den nye undersøgelse følger et papir fra 2017 ledet af Kingslake, der viser, at sæsonbestemte damme og vandløb på isoverfladen er langt mere almindelige på tværs af Antarktis end tidligere antaget; nogle når inden for 375 miles fra Sydpolen. Men de fleste katalogiserede funktioner er steder, der ikke er genstand for hydrofrakturering. Den nye undersøgelse viser, at indtil nu, kun omkring 0,6 procent af de østantarktiske ishylder, der giver støttende oplevelse af smeltevandsbasering, gør dem sårbare. En meget større procentdel ville potentielt være truet, hvis opvarmningen tager fat.

I samarbejde med Cameron Chen, en forsker fra Google, Lai trænede en maskinlæringsmodel til at identificere ishyldebrudssteder på tværs af Antarktis, at producere det første kontinent-dækkende kort over sådanne funktioner. Selvom de fleste brud nu ikke indeholder flydende vand, forskerne overvejede fremtidige tilfælde, hvor smeltevand kunne fylde overfladebrudene fuldt ud. Dette gjorde det muligt for dem at forudsige, hvilke dele af hylderne der ville være sårbare over for hydrofrakturering, når man medregner de konkurrerende kompressionskræfter fra siderne, og strækning af isen bagfra og frem.

De beregnede, at tilstrømning af væske ind i de eksisterende sprækker potentielt kunne udøve nok kraft til at forårsage udbredt hydrofrakturering på tværs af 50 til 70 procent af ishyldens områder, der giver støtte. De vigtigste undtagelser var mindre, solidere isområder tættest på land, som oplever mindre stress ved at strække sig. De endedele af hylderne, for det meste omgivet af åbent hav, er også sårbare, men svæver frit som de gør, de hjælper ikke med at holde gletsjerne tilbage.

Mens undersøgelsen blinker med en advarsel, forskerne siger, at de ikke kan forudsige ishyldernes adfærd med nogen nøjagtighed. "Hvor hurtigt smeltevand ville dannes og udfylde disse revner er det første spørgsmål, " sagde Kingslake. Han sagde, at det værst tænkelige scenarie ville være, at "masser af steder vil være dækket af masser og masser af vand i slutningen af ​​århundredet." Men fremskrivningerne varierer meget, afhængig af hvilke modeller forskerne bruger, og hvor kraftigt menneskeheden reducerer drivhusgasser, eller ikke. Det andet spørgsmål er, om bestemte steder vil gennemgå hydrofrakturering, han sagde. Det tredje spørgsmål:om processen ville løbe væk, får hylden til at gennemgå eksplosiv opløsning af Larsen-typen.

Theodore Scambos, en førende antarktisk glaciolog og National Snow and Ice Data Center, sagde avisen "gør et godt stykke arbejde med at pege på områder, hvor man kan sige, 'Hvis det oversvømmes med smelte her, det vil sandsynligvis bryde hylden op." Han tilføjede, at det "har enorme konsekvenser for havniveauet", hvis sommertemperaturerne langs kysterne stiger.

"Til sidst, alle ishylder kunne være dækket af smeltevand, " sagde Lai. "Men vi har ikke en tidsramme, og der er mange store spørgsmål tilbage."