Rapporter om den snabbt smältande västantarktiska inlandsisen hänvisar ofta till hur mycket smältningen kan tillföra den globala havsnivån - som om smältvatten höjer havet jämnt, som ett handfat som fylls på. Verkligheten är mycket annorlunda. Vatten från västra Antarktis kommer att sluta höja havsnivån mer i Los Angeles och Miami än i Rio de Janeiro, till exempel, även om Brasilien är tusentals miles närmare Antarktis än USA.

Hur vet vi? Forskare observerade först detta havsmönster med hjälp av data från NASA:s Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellituppdrag, som slutade i oktober förra året efter 15 års verksamhet. När NASA/German Research Center for Geosciences GRACE Follow-On (GRACE-FO) uppdraget lanseras från Vandenberg Air Force Base i centrala Kalifornien nästa månad, det kommer att ta upp jobbet med att övervaka smältande is. Det kommer att ge forskare en förnyad möjlighet att förstå några av de många processer som leder till olika havsnivåhöjningar på olika kustlinjer. Eftersom avrinning från smältande isar och glaciärer för närvarande står för cirka två tredjedelar av den globala havsnivåhöjningen, Att förstå dessa smältrelaterade processer är en kritisk del för att förstå havsnivåförändringar i regional skala.

Gravitationsdragningen av ett isark drar till sig havsvatten från de närliggande haven och får det att hopa sig längs kusten. När inlandsisen smälter och förlorar massa, gravitationstrycket minskar, så att havsnivån i närheten sjunker. På samma gång, det extra smältvattnet i havet orsakar havsnivåhöjning - men det stiger längre bort från smältkällan. Den sjunkande havsnivån nära inlandsisen och stigande havsnivå längre bort är anslutna som stigande och fallande ändar av en vipp. Eftersom varje inlandsis och glaciär har ett unikt läge och storlek, var och en skapar ett annat vippmönster, lika individuellt som ett fingeravtryck.

Forskare hade teoretiserat att dessa fingeravtrycksmönster fanns, men upptäckte dem bara för observationer för första gången i september 2017 med hjälp av GRACE -data.

Fingeravtrycken från Grönland och Antarktis når över ekvatorn, så att land- och lågmassor påverkas av smältning från båda regionerna. Dessa kustlinjer kan påverkas starkare av isförlusten på motsatt halvklot. New York, till exempel, upplever något mer havsnivåhöjning från issmältning i Antarktis än från Grönland. Eller för ett extremt exempel, Grönlands isförlust beräknas för närvarande bidra 12 gånger så mycket till havsnivåhöjningen i Kapstaden, Sydafrika, än det är för stigande hav i London, även om London är 8, 000 mil närmare Grönland.

Hur GRACE-FO fungerar

GRACE-FO, som GRACE, är utformad för att mäta månatliga förändringar i gravitationstrycket som är resultatet av förändringar i massan på jorden under de kretsande satelliterna. Mer än 99 procent av jordens genomsnittliga gravitationskraft förändras inte från en månad till nästa, eftersom det beror på den fasta jorden själv - dess yta och inre. Vatten, dock, rör sig kontinuerligt nästan överallt:regn faller, havsströmmar flödar, is smälter och så vidare. När de två GRACE-FO-satelliterna kretsar kring jorden, den ena som följer den andra, dessa rörliga massor förändrar tyngdkraften under de två satelliterna, ändra avståndet mellan dem mycket något. Rekorden för dessa förändringar analyseras för att skapa månatliga kartor över variationer och omfördelning av jordens massa nära ytan.

Avtryck under jordens yta

En annan effekt av den föränderliga massan från smältande is innebär inte bara isförlust den senaste tiden utan den kontinentala avsmältningen som slutade cirka 6, 000 år sedan. Den uråldriga händelsen har fortfarande konsekvenser för havsnivån vid dagens kust.

Frank Webb från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, projektforskaren för GRACE-FO, använde analogin av minneskum för att beskriva denna effekt. "När du ligger på en skumbädd med minne, du sjunker in i det. När du stiger upp, det återhämtar sig, långsamt. Det kan finnas en liten bukt runt där du låg. "På samma sätt, ett isark pressar på jordens viskösa mantelskikt, cirka 50 mil under ytan. Under årtusenden, den tunga isen trycker ned ytskiktet i manteln, och mantelmaterialet bular ut någon annanstans. När ett isark smälter, manteln flyter tillbaka i omvänd riktning, i en process som spelar ut i årtusenden efter att isen försvunnit.

Den nordamerikanska tektoniska plattan återhämtar sig fortfarande från massförlusten i slutet av den senaste istiden. Vid den tiden, dagens Kanada och Grönland begravdes under tjock is medan det mesta av det som nu är USA förblev isfritt. Manteln rann bort från under Kanada och bulade under USA. I dag, när flödet rör sig i motsatt riktning, den amerikanska sidan av den nordamerikanska plattan sjunker mycket långsamt, och Kanada stiger.

Även om det inte skedde några andra förändringar i dagens hav, dessa upp-och-ned-rörelser på den fasta jorden skulle få havsnivån att förändras på dagens amerikanska östkust. Som det är, de bidrar till eller motverkar andra influenser på havsnivån.

Poängen

Sedan det ursprungliga GRACE -uppdraget lanserades 2002, dess mätningar har visat att Grönland i genomsnitt har tappat cirka 280 gigaton is per år, och förlusterna i Antarktis ligger på nästan 120 gigaton per år. (En gigaton vatten skulle fylla cirka 400, 000 olympiska simbassänger.) Uppgifterna visade också att förlustgraden accelererade från 2003 till 2013 med cirka 25 gigaton per år varje år i Grönland, och 11 gigaton per år varje år i Antarktis. Medan betydande osäkerheter kvarstår, mätningarna från GRACE under de senaste 15 åren lämnar forskare och planerare oroliga för att havsnivåhöjningen kommer att mätas i fot snarare än tum i slutet av seklet.

Kombinerad, dessa andra effekter från gravitationsförändringar när isen smälter på Grönland och Antarktis kan lägga till eller subtrahera 25 till 50 procent av en regional förändring av havsnivån som orsakas av att is bara smälter.

Det återstår frågor om alla dessa processer. Till exempel, hur mycket naturlig variation finns det i isförlusthastigheten som vi för närvarande observerar? Hur interagerar isförlust i vissa regioner med naturliga klimatmönster som El Niño? Medan 15 år av hög kvalitet, globala och nästan oavbrutna data från GRACE har redan producerat en uppsjö av upptäckter, den längre dataposten från GRACE-FO är avgörande för att reta ut signalen om långsiktig klimatutveckling från kortare effekter av dessa återkommande klimatmönster.