En ny studie publicerad 8 januari i tidskriften Naturgeovetenskap avslöjar att starka El Nino-händelser kan orsaka betydande isförluster i vissa antarktiska ishyllor medan motsatsen kan inträffa under starka La Nina-händelser.

El Niño och La Niña är två olika faser av El Niño/Southern Oscillation (ENSO), ett naturligt förekommande fenomen som kännetecknas av hur vattentemperaturerna i det tropiska Stilla havet periodvis pendlar mellan varmare än genomsnittet under El Niños och svalare under La Niñas.

Forskningen, finansierat av NASA och NASA Earth and Space Science Fellowship, ger nya insikter om hur Antarktis ishyllor reagerar på variationer i globala hav och atmosfäriska förhållanden.

Studien leddes av Fernando Paolo medan han var doktorand och postdoc vid Scripps Institution of Oceanography vid University of California San Diego. Paolo är nu postdoktor vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory. Paolo och hans kollegor, inklusive Scripps glaciolog Helen Fricker, upptäckte att en stark El Niño-händelse gör att ishyllor i Amundsenhavets sektor i Västantarktis får massa vid ytan och smälter underifrån samtidigt, förlorar upp till fem gånger mer is från basal smältning än de vinner på ökat snöfall. Studien använde satellitobservationer av höjden på ishyllorna från 1994 till 2017.

"Vi har för första gången beskrivit effekten av El Niño/Southern Oscillation på de västantarktiska ishyllorna, ", sa Paolo. "Det har gjorts några idealiserade studier som använder modeller, och även några indirekta observationer utanför ishyllorna, vilket tyder på att El Niño avsevärt kan påverka några av dessa hyllor, men vi hade inga egentliga observationer av ishyllan. Nu har vi presenterat ett rekord på 23 år av satellitdata på de västantarktiska ishyllorna, bekräftar inte bara att ENSO påverkar dem på årsbasis, men visar också hur."

De motsatta effekterna av El Niño på ishyllor - att lägga till massa från snöfall men ta bort den genom basal smälta - var till en början svåra att reda ut från satellitdata. "Satelitterna mäter höjden på ishyllorna, inte massan, och vad vi först såg är att under starka El Niños ökade faktiskt höjden på ishyllorna, " Sa Paolo. "Jag förväntade mig att se en total minskning av höjden som en konsekvens av massförlust, men det visar sig att höjden ökar."

Efter ytterligare analys av data, forskarna fann att även om en stark El Niño ändrar vindmönster i Västantarktis på ett sätt som främjar flödet av varma havsvatten mot ishyllorna för att öka smältningen underifrån, det ökar också snöfallet, särskilt längs Amundsenhavets sektor. Teamet behövde sedan fastställa bidraget från de två effekterna. Tillför atmosfären mer massa än vad havet tar bort eller är det tvärtom?

"Vi fick reda på att havet slutar vinna i form av massa. Förändringar i massa, snarare än höjd, kontrollera hur ishyllorna och tillhörande glaciärer strömmar ut i havet, ", sa Paolo. Även om massförlust genom basal smältning överstiger massökningen från snöfall under starka El Niño-händelser, det motsatta verkar vara sant under La Niña-händelserna.

Under hela den 23-åriga observationsperioden, ishyllorna i Amundsenhavets sektor i Antarktis fick sin höjd minskad med 20 centimeter (8 tum) per år, för totalt 5 meter (16 fot), mest på grund av att havet smälter. Den intensiva El Nino 1997-98 ökade höjden på dessa ishyllor med mer än 25 centimeter (10 tum). Dock, den mycket lättare snön innehåller mycket mindre vatten än fast is. När forskarna tog hänsyn till snödensiteten, de fann att ishyllor förlorade ungefär fem gånger mer is genom ubåtssmältning än de fick från nytt ytsnöpack.

"Många människor tittar på denna ishylla data och kommer att passa en rak linje till data, men vi tittar på alla vickningar som går in i den linjära passformen, och försöka förstå de processer som orsakar dem, sa Fricker, som var Paolos doktorandrådgivare vid den tidpunkt då studien skapades. "Dessa längre satellitposter tillåter oss att studera processer som driver förändringar i ishyllorna, förbättra vår förståelse för hur den jordade isen kommer att förändras, Sa Fricker.

"Ishyllans svar på ENSO:s klimatvariation kan användas som en guide till hur långsiktiga förändringar i det globala klimatet kan påverka ishyllorna runt Antarktis, "sa medförfattaren Laurie Padman, en oceanograf med Earth &Space Research, ett ideellt forskningsföretag baserat i Seattle. "Den nya datamängden kommer att tillåta oss att kontrollera om våra havsmodeller korrekt kan representera förändringar i flödet av varmt vatten under ishyllor, " han lade till.

Smältning av ishyllorna påverkar inte direkt havsnivåhöjningen, eftersom de redan flyter. Det som spelar roll för havsnivåhöjningen är tillsatsen av is från land till havet, men det är ishyllorna som håller borta flödet av jordad is mot havet.

Att förstå vad som orsakar förändringarna i ishyllorna "ställer oss lite närmare att veta vad som kommer att hända med den jordade isen, vilket är vad som i slutändan kommer att påverka havsnivåhöjningen, ", sa Fricker. "Den heliga gralen i allt detta arbete förbättrar prognoserna för höjning av havsnivån, " tillade hon.