Satellieten onthullen ‘sterk smelten’ onder de Thwaites-gletsjer op Antarctica

Satellietradargegevens laten een aanzienlijke indringing van zeewater onder Antarctica zien Thwaites-gletsjerHierdoor stijgt en daalt het ijs.

Met behulp van satellietradargegevens met hoge resolutie heeft een team van glaciologen onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Californië, Irvine, bewijs gevonden van warm zeewater onder hoge druk dat enkele kilometers onder het grondijs van de Thwaites-gletsjer in West-Antarctica sijpelt. Deze gletsjer wordt vaak de “Doomsday-gletsjer” genoemd vanwege zijn cruciale rol in de potentiële stijging van de mondiale zeespiegel en de catastrofale gevolgen die een dergelijke stijging over de hele wereld zou hebben. Deze naam weerspiegelt de enorme omvang en smeltsnelheid van de gletsjer, die volgens wetenschappers aanzienlijk zou kunnen bijdragen aan de stijging van de zeespiegel als deze instort of volledig smelt.

Het door UC Irvine geleide team zei dat het wijdverbreide contact tussen oceaanwater en de gletsjer – een proces dat zich overal op Antarctica en op Groenland herhaalt – ‘sterke smelting’ veroorzaakt en mogelijk een herbeoordeling van de mondiale zeespiegelstijgingsprojecties vereist. Hun onderzoek werd op 20 mei gepubliceerd in Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen,

Gegevens en notities

Glaciologen vertrouwden op gegevens verzameld van maart tot juni 2023 door de Finse commerciële satellietmissie ICEYE. De ICEYE-satellieten vormen een “constellatie” in een polaire baan rond de planeet, waarbij ze gebruik maken van InSAR (interferometer synthetische apertuurradar) om voortdurend veranderingen op het aardoppervlak te volgen. Verschillende ruimtevaartuigen passeren een klein, afgebakend gebied en zorgen voor vloeiende gegevensresultaten. In het geval van deze studie toonde het de opkomst, ondergang en kromming van de Thwaites-gletsjer aan.

“Deze ICEYE-gegevens leveren een lange reeks dagelijkse waarnemingen op die nauw overeenkomen met getijdencycli”, zegt hoofdauteur Eric Renault, hoogleraar aardsysteemwetenschappen aan de Universiteit van Californië, Irvine. “In het verleden hadden we een aantal intermitterende gegevens beschikbaar, en met slechts die paar waarnemingen was het moeilijk om te weten wat er gebeurde. Als we een continue tijdreeks hebben en die vergelijken met de getijdencyclus, zien we zeewater met grote hoeveelheden binnenkomen getijden en zich terugtrekkend, en soms richting Opwaarts onder de gletsjer en vast komen te zitten, dankzij ICEYE beginnen we deze getijdendynamiek voor het eerst te zien.

Screenshot van een 3D-weergave van de getijdenbeweging van de Thwaites-gletsjer, West-Antarctica, vastgelegd door de ICEYE Synthetic Aperture Radar (SAR)-constellatie, gebaseerd op beelden verkregen op 11, 12 en 13 mei 2023. Contourvlakken zijn de topografische lijnen van de laag op hoogte 50 meter interval. Elke interferentiële kleurcyclus van de rand is een faseverschuiving van 360°, wat overeenkomt met een verschuiving van 1,65 cm in de gezichtslijnafstand tot het ijsoppervlak. Het interferogram wordt over een Landsat 9-afbeelding gelegd die in februari 2023 is verkregen. In deze studie laten we zien dat de limiet van de getijdenbuiging per kilometer varieert tijdens de getijdencyclus, wat erop wijst dat zeewater onder druk kilometers onder het landijs kan binnendringen en een sterke warmte-uitwisseling kan stabiliseren. met de voet van de gletsjer. Aan de rechterkant van het scherm geeft een discreet schot in de roos aan dat het binnendringen van zeewater zich nog eens 6 km voorbij een beschermende bergkam heeft verspreid, wat aangeeft dat het terugtrekken van ijs zich nog steeds voortzet, met een snelheid van 1 km per jaar in deze kritieke sector van Antarctica. . Krediet: Eric Regnot/UC Irvine

Geavanceerde satellietobservaties

“Tot nu toe was het onmogelijk om enkele van de meest dynamische processen in de natuur voldoende gedetailleerd of herhaalbaar te observeren om ons in staat te stellen ze te begrijpen en te modelleren”, zegt Michael Wollersheim, directeur van Analytics van ICEYE, een co-auteur met behulp van radarsatellietbeelden, die het leveren van nauwkeurige metingen op centimeterniveau met een dagelijkse frequentie een grote stap voorwaarts betekent.

Renaud zei dat het project hem en zijn collega’s heeft geholpen een beter begrip te ontwikkelen van het gedrag van zeewater op de lagere flanken van de Thwaites-gletsjer. Zeewater dat afkomstig is van de onderkant van de ijskap, evenals zoet water dat voortkomt uit geothermische stroming en wrijving, stapelt zich op en “moet ergens naartoe stromen”, zei hij. Het water wordt via natuurlijke kanalen verspreid of verzamelt zich in holtes, waardoor er voldoende druk ontstaat om de ijskap op te tillen.

“Er zijn plaatsen waar het water bijna de druk heeft van het bovenliggende ijs, dus er is meer druk nodig om het ijs omhoog te duwen,” zei Reno. “Het water wordt dan voldoende naar buiten geperst om een ​​kolom ijs van meer dan een halve mijl lang op te tillen.”

En het is niet alleen zeewater. Reno en zijn collega’s verzamelen al tientallen jaren bewijs van de impact van klimaatverandering op oceaanstromingen, die warmer zeewater naar de kusten van Antarctica en andere gebieden met poolijs drijven. Diepe circumpolaire wateren zijn zout en hebben een lager vriespunt. Terwijl zoet water bevriest bij nul graden CelsiusZout water bevriest bij een temperatuur van min 2 graden Celsius, en dit kleine verschil is voldoende om bij te dragen aan het ‘sterke smelten’ van het basale ijs, zoals blijkt uit het onderzoek.

Impact op zeespiegelstijging en toekomstig onderzoek

Co-auteur Christine Dow, professor aan de School of Environment van de universiteit Universiteit van Waterloo “Thwaites is de meest onstabiele plek op Antarctica en heeft het equivalent van een zeespiegelstijging van 60 centimeter”, zei hij in Ontario, Canada. Wat zorgwekkend is, is dat we de snelheid onderschatten waarmee de gletsjer verandert, wat verwoestend zal zijn voor kustgemeenschappen over de hele wereld.

Reno zei dat hij hoopt en verwacht dat de resultaten van dit project meer onderzoek zullen stimuleren naar de omstandigheden onder de Antarctische gletsjers, tentoonstellingen met autonome robots en meer satellietobservaties.

“Er is groot enthousiasme vanuit de wetenschappelijke gemeenschap om naar deze afgelegen poolgebieden te gaan om gegevens te verzamelen en ons begrip van wat er gebeurt op te bouwen, maar de financiering blijft nog steeds achter”, zei hij. “We werken voor 2024 met hetzelfde budget in echte dollars als in de jaren negentig. We moeten de gemeenschap van glaciologen en fysische oceanografen laten groeien om deze monitoringproblemen eerder vroeger dan later aan te pakken, maar voorlopig zijn we nog steeds de Mount Everest aan het beklimmen. op tennisschoenen.”

Conclusie en implicaties voor modellering

Op de korte termijn zal Regnot, die ook senior projectwetenschapper is bij NASAlaboratorium voor straalaandrijving (Laboratorium voor straalaandrijving), zei dat deze studie blijvend voordeel zal opleveren voor de gemeenschap van ijskapmodellen.

“Als we dit soort interactie tussen oceanen en ijs in ijskapmodellen verwerken, verwacht ik dat we veel beter in staat zullen zijn om te reproduceren wat er de afgelopen kwart eeuw is gebeurd, wat zal leiden tot een hoger niveau van vertrouwen in onze toekomst”, aldus de voorspelling. “Als we dit proces dat we in het artikel uitleggen, dat niet in de meeste bestaande modellen is opgenomen, kunnen toevoegen, dan zouden de modelreconstructies veel beter bij de waarnemingen moeten passen.” “Het zou een enorme overwinning zijn als we dat kunnen bereiken.”

“Op dit moment hebben we niet genoeg informatie om op de een of andere manier te zeggen hoeveel tijd er nog rest voordat het weglekken van oceaanwater onomkeerbaar wordt,” voegde Dow eraan toe. “Door de modellen te verbeteren en ons onderzoek op deze belangrijke gletsjers te concentreren, zullen we proberen dat te doen Bepaal op zijn minst die cijfers.” Decennia lang zal dit werk mensen helpen zich aan te passen aan de veranderende oceaanniveaus, terwijl het zich richt op het verminderen van de CO2-uitstoot om het worstcasescenario te voorkomen.

Referentie: “Grootschalige zeewaterindringingen onder het grondijs van de Thwaites-gletsjer, West-Antarctica” door Eric Renault, Enrico Ceracci, Bernd Schuchel, Valentin Tolbecken, Michael Wollersheim en Christine Dow, 20 mei 2024, Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen.
doi: 10.1073/pnas.2404766121

Bij dit project worden Rignot, Dow en Wollershiem vergezeld door Enrico Ceracci, een UC Irvine associate specialist in aardsysteemwetenschap en een postdoctoraal onderzoeker bij NASA; Bernd Schuchel, een onderzoeker aan de UC Irvine in aardsysteemwetenschappen; en Valentin Tolbikhin van ICEYE. ICEYE heeft zijn hoofdkantoor in Finland en opereert vanuit vijf internationale locaties, waaronder de Verenigde Staten. Het onderzoek kreeg financiële steun van NASA en de National Science Foundation.