Antarktis inlandsis innehåller tillräckligt med is för att höja den globala havsnivån med cirka 180 fot om allt smälte. Men dramatiskt, iögonfallande förändringar av Antarktis flytande ishyllor, som kalvning av isberg, lyfts ofta fram i nyheterna utan en känsla av långsiktig kontext eller en tydlig koppling till vad som orsakar förändringarna.

Antarktis förlorar landis i en accelererande takt, och nuvarande observationer tyder på att det kommer att bli den största bidragsgivaren till havsnivåhöjningen i mitten av detta århundrade. Att förstå variationer i höjden på Antarktis ishyllor – de flytande kanterna på kontinentens inlandsis – kan berätta för oss hur och varför Antarktis förändras, och vad det kan betyda för framtida havsnivåer.

Vi studerar förändringar i antarktiska ishyllor, tillsammans med vår kollega Laurie Padman på Earth &Space Research, ett ideellt institut i Seattle. En av oss, Helen Amanda Fricker, bidragit till två artiklar i ett specialnummer av tidskriften Nature som sammanför aktuell förståelse av tillståndet i Antarktis. Här är vad vi ser hända.

Ishyllor håller tillbaka den jordade isen

Antarktiska ishyllor ger mekaniskt stöd för att hålla tillbaka isflödet från kontinenten till havet, reglerar takten i massförlusten från det enorma inlandsisen. Forskare kallar denna process "stödjande, " eftersom det fungerar på samma sätt som en arkitektonisk stöttning förhindrar en byggnad från att kollapsa.

Att minska massan på en ishylla bidrar inte direkt till havsnivåhöjningen, eftersom denna is redan flyter på havet, men det främjar snabbare utsläpp av jordad is, vilket höjer havsnivån. För att förstå hur massaförlusten i Antarktis varierar, vi måste förstå hur ishyllor växer och krymper.

Ishyllor får massa främst genom is som rinner från kontinenten och lokala snöfall på deras ytor. De förlorar massa främst genom smältning av havet och genom kalvning av isberg.

Antarktis har mer än 300 ishyllor, och nettoförändringen i deras massa är en känslig balans mellan vinster och förluster. Att bestämma denna balans kräver att man förstår hur is, hav, och atmosfären samverkar för att driva förändringar runt Antarktis. Klimatförändringar kommer att förändra den övergripande balansen mellan vinster och förluster, och kommer att avgöra framtiden för Antarktis isförlust.

Satelliternas avgörande roll

Antarktis små ishyllor är ungefär samma yta som små städer, och dess största är storleken på Spanien. Den totala ishyllan är cirka 1,5 miljoner kvadratkilometer (580, 000 kvadratkilometer), ungefär lika stor som Mongoliet. Det enda gångbara sättet att rutinmässigt övervaka förändringar i deras massa är med satelliter.

Sedan lanseringen av Landsat 1 1972, satellitdata har lärt oss mycket om inlandsisen, inklusive dess storskaliga struktur, ytegenskaper och flödeshastigheter. En nyligen genomförd syntes kombinerade 150 oberoende uppskattningar av förlust av inlandsis från satellitdata och atmosfäriska modeller för att visa att inlandsisen förlorar mer massa till havet för varje år som går. De största förändringarna har skett på platser där ishyllor antingen har tunnat ut eller kollapsat.

Enstaka satellituppdrag varar vanligtvis bara fem till tio år, men vi kan sy ihop data från på varandra följande uppdrag för att öka längden på rekordet. Detta hjälper oss att skilja långsiktiga trender från naturlig klimatvariation och reda ut processer som driver förändringar runt Antarktis utkanter.

Europeiska rymdorganisationen (ESA) har skjutit upp fyra isobservationssatelliter sedan 1992, bär radarhöjdmätare för att exakt bestämma avståndet mellan satelliten och jordens yta under den. Dessa data har nu tillhandahållit en kontinuerlig tidsserie av variationer i ishyllans ythöjd sedan början av 1990-talet. Genom att kombinera uppmätta ökningar och minskningar i ythöjd med den senaste generationens klimatmodeller för att sluta sig till hur atmosfären har förändrats, vi kan uppskatta hur mycket massa en ishylla kan förlora till havet.

El Niño och La Niña påverkar ishyllorna

Stilla havets sektor i Antarktis inlandsis upplever exceptionellt hög massförlust. Denna sektor innehåller den snabbt föränderliga Thwaites-glaciären, som är i fokus för ett nytt stort forskningsinitiativ mellan U.S. National Science Foundation och Storbritanniens National Environmental Research Council.

Det 23-åriga höjdmätarrekordet avslöjade långvarig massförlust i ishyllorna i Stillahavssektorn. Ytterligare analys av dessa data visade att dessutom, El Niño/Southern Oscillation (ENSO) – en periodisk variation i havsytans temperaturer och tryck över det tropiska östra Stilla havet – orsakade ytterligare höjdförändringar.

Starka El Niño-evenemang, som vanligtvis ger varmare havsvatten och ökar nederbörden, öka snöfallet över dessa ishyllor. Men de ökar också havsdriven smältning, ta bort is från ishyllans bas. Eftersom snö är mindre tät än fast is, massa som förloras genom smältning överstiger den som tillförs av snöfall. Resultatet är att den totala ishyllans massa, och därav dess stödförmåga, faktiskt minskar under El Niño-händelser även om höjden på ishyllan kan öka.

Motsatsen inträffar under La Niñas, disken till El Niño, där tropiska havsvatten svalnar. Forskare förväntar sig att den totala nederbörden och frekvensen av extrema ENSO-händelser kommer att öka när jordens atmosfär värms upp, vilket innebär att årliga fluktuationer av ishyllans tjocklek och massa också kommer att öka.

Atmosfäriska förhållanden påverkar den antarktiska halvön

En region längre norrut i Antarktis, den antarktiska halvön, har upplevt häpnadsväckande förändringar under de senaste tre decennierna. Här har flera ishyllor katastrofalt kollapsat på grund av uppvärmningen i atmosfären. Forskare ser detta som en kanariefågel i kolgruvan:liknande uppvärmningshändelser kan leda till kollapsen av sydligare ishyllor, som kan spela en större roll i framtida havsnivåhöjning.

Omfattande pressbevakning av 2017 års kalvning av ett isberg i storleken Delaware från Larsen C Ice Shelf har förvärrat sådana farhågor. Dock, i en nyligen genomförd studie visade vi att höjden på de återstående ishyllorna på Antarktiska halvön i regionen har ökat sedan 2009. Med hjälp av atmosfäriska modeller som backas upp av fältobservationer, vi kopplade denna höjdåterhämtning till en regional kyla som pågick i flera år och minskade sommartid ytsmältning. Den stora kalvningen var sannolikt en normal massförlustprocess, liknar en större händelse 1986. Det finns än så länge inga tydliga tecken på att Larsen C är på randen av kollaps.

Atmosfärens roll är bara en del av den här historien. Efter att ha tagit bort effekten av högre lufttemperaturer, vi fann att havet fortsatte att smälta ishyllornas baser i en takt som tippade vågen mot nettomassaförlust. Faktiskt, vi fann att atmosfären nyligen spelade en stabiliserande roll medan havet utövar ett fortsatt destabiliserande inflytande, belysa det komplexa samspelet mellan atmosfären, is och hav runt Antarktis.

Nya satelliter kommer att ge mer insikt

Med befintliga data, forskare kan börja avkoda krångligheterna i ishyllans evolution för att förbättra vår förståelse för vad som påverkar ishyllans massaförändringar och stabilitet.

Satelliter har visat att ishyllorna totalt sett krymper på grund av ökad havsinducerad smältning. Förutom den övergripande trenden, signaler som motsvarar atmosfäriska och oceaniska processer blir uppenbara, såsom influenser från El Niño och La Niña cykler i tropikerna och lokala atmosfäriska förändringar.

När satellitrekordet förlängs med lanseringen av nya polära satelliter som NASA:s ICESat-2 i september 2018 och NISAR 2020, forskare förväntar sig att nå den punkt där vi med säkerhet kan inkludera dessa processer i modeller för inlandsisens svar på klimatförändringar, vilket kommer att förbättra prognoserna för framtida havsnivåhöjning.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.