Under andra hälften av detta århundrade, stigande lufttemperaturer över Weddellhavet kan sätta igång en självförstärkande smältvattenåterkopplingscykel under Filchner-Ronne Ice Shelf, vilket i slutändan får den näst största ishyllan i Antarktis att krympa dramatiskt. Klimatforskare vid Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) gjorde nyligen denna förutsägelse i en ny studie, som finns i det senaste numret av Journal of Climate , släpptes idag. I studien, forskarna använder en is-havsmodell skapad i Bremerhaven för att avkoda de oceanografiska och fysiska processer som kan leda till ett irreversibelt inflöde av varmt vatten under ishyllan – en utveckling som redan har observerats i Amundsenhavet.

När det kommer till ödet för de stora antarktiska ishyllorna, havsisen som omger dem är av central betydelse. Till exempel, i södra Weddellhavet bildas så mycket havsis under höst- och vintermånaderna att mängden salt som frigörs i processen vänder vattnet runt och under 450, 000 km2 Filchner-Ronne Ice Shelf till ett massivt skyddande hölje. Än så länge, denna barriär av extremt salt vatten, med en medeltemperatur på ca. minus 2 grader Celsius, har skyddat hyllan från inströmning av vattenmassor som är 0,8 grader varma, som Weddell Gyre transporterar längs kanten av kontinentalsockeln (se bild).

Nya simuleringar från klimatforskare vid AWI indikerar nu att denna kallvattenbarriär kan gå förlorad permanent under de närmaste decennierna. Anledningen:stigande lufttemperaturer över Weddellhavet, vilket kan göra att mindre havsis bildas. "Vi kan redan idag se de första tecknen på denna trend. Först och främst, mindre havsis bildas i regionen, och för det andra, oceanografiska inspelningar från kontinentalsockelns brytning bekräftar att de varma vattenmassorna redan rör sig närmare och närmare ishyllan i pulser, säger Dr Hartmut Hellmer, en oceanograf vid AWI och första författare till studien.

Dessa jämförelsevis småskaliga förändringar kan markera början på en grundläggande och oåterkallelig omvandling i södra Weddellhavet. Forskarna förväntar sig att effekterna kommer att bli märkbara till 2070. "Våra simuleringar visar att det inte kommer att finnas någon återvändo när de varma vattenmassorna väl letar sig in under ishyllan, eftersom deras värme kommer att påskynda smältningen vid dess bas. I tur och ordning, det resulterande smältvattnet kommer att producera en intensifierad vältning, som kommer att suga ännu mer varmt vatten från Weddell Gyre under isen. Som sådan, enligt våra beräkningar, hoppet om att havet en dag skulle ta slut på värme kommer inte att slå ut i längden, " förklarar Hellmer.

Som ett resultat av den dramatiska smältningen på dess undersida, hyllans jordningslinje kommer att förskjutas längre söderut och isen kommer gradvis att förlora direktkontakt med havsbotten. Hittills, friktionskontakt med havsbotten har bidragit till att bromsa isflödet. När den här naturliga bromsen är borta, dräneringen av is från den antarktiska inlandsisen kommer att påskyndas. "Smältvattenåterkopplingscykeln under ishyllan kommer bara att sakta ner när hyllan har kollapsat, eller inte längre glacialis rinner in från inlandet för att ta dess plats. Så vi talar om processer som kommer att fortsätta under flera århundraden, " säger medförfattaren och AWI-modelldesignern Dr Ralph Timmermann.

Forskarnas prognoser är baserade på AWI:s BRIOS-modell (Bremerhaven Regional Ice-Ocean Simulations), en kopplad is-havsmodell som teamet tvingade fram med atmosfäriska data från SRES-A1B klimatscenariot, skapad vid Storbritanniens Met Office Hadley Center i Exeter. Datauppsättningen innehåller t.ex. information om den framtida utvecklingen av vindar och temperaturer i Antarktis, och bygger på antagandet att koldioxidkoncentrationen i atmosfären kommer att nå 700 miljondelar år 2100. vår modell använde klimatdata som liknar IPCC:s (Intergovernmental Panel on Climate Change) nuvarande business-as-usual scenario. Resultaten visar tydligt att ens en begränsning av den globala uppvärmningen till två grader Celsius inte kommer att räcka för att rädda Filchner-Ronne ishyllan, " säger medförfattaren och AWI-forskaren Dr Frank Kauker.

Dessutom, författarna tror att de förutspådda förändringarna i Weddellhavet ger ett nytt perspektiv på den nuvarande utvecklingen i Amundsenhavet. Som Hartmut Hellmer förklarar, "När det kommer till Amundsenhavet, där varmt vatten redan har nått kontinentalsockeln och till och med jordningslinjen på vissa ishyllor, vi kan säkert säga att detta inflöde av värme inte kan stoppas; klimatförändringen har redan ägt rum. Med andra ord, massaförlusterna av den västantarktiska istäcket kommer att intensifieras - precis som modellerna förutspår."

För att mäta det prognostiserade inflödet av varmt vatten under Filchner-Ronne Ice Shelf, under de senaste två antarktiska somrarna har forskare från Alfred Wegener Institute och British Antarctic Survey borrat genom isen på sju platser för att placera ut oceanografiska registreringsenheter under den. Tack vare deras ansträngningar, varje natt färska data om vattentemperaturen, salthalt, flödeshastighet och flödesriktning sänds till AWI-anläggningarna i Bremerhaven via satellit. "Dock, det kommer att ta några år innan vi kan använda den senaste informationen för att tillförlitligt dokumentera förändringarna, säger Hellmer.