Pine Island-glaciären i västra Antarktis är inte bara en av de snabbast strömmande isströmmarna på södra halvklotet; under de senaste 11 åren, fyra stora isberg har kalvat från dess flytande tunga. I februari 2017, forskare ombord på den tyska forskningsisbrytaren Polarstern kartlade framgångsrikt ett område av havsbotten som tidigare täckts av ishylla. En jämförelse av dessa nya kartor med satellitbilder av isströmmen avslöjar varför glaciären plötsligt drog sig tillbaka mot kusten:Vid viktiga punkter, den hade tappat kontakten med marken, som experterna rapporterar i nättidningen Kryosfären , en tidskrift för European Geosciences Union.
Med en flödeshastighet på fyra kilometer per år, Pine Island Glacier i västra Antarktis är en av de snabbast strömmande isströmmarna på södra halvklotet. Tillsammans med dess närliggande glaciärer, varje år transporterar den upp till 50 kilometer breda isströmmen mer än 300 gigatonn is från inlandet till Amundsenhavet, och står för mellan fem och tio procent av den globala havsnivåhöjningen. Forskare har redan identifierat orsaken till denna snabba förlust av is:sedan 1940-talet, varma vattenmassor, som förgrenar sig från den antarktiska cirkumpolära strömmen, har hittat sin väg under den flytande delen av glaciären, smälter vad som kallas dess ishylla underifrån. Som ett resultat, istungan, som för närvarande är ca. 55 kilometer lång, har tappat ungefär 5,3 meter i tjocklek per år under det senaste kvartsseklet.
Med det sagt, det som förblev oklart var varför, trots denna ihållande smältning, Pine Island Glaciers kalvningsfront hade knappt dragit sig tillbaka sedan observationens början 1947. Sedan 2015, en kalvningshändelse flyttade ishyllans kant 20 kilometer närmare kusten och minskade den flytande istungans totala yta till cirka 470 kvadratkilometer.
"Riktning och hastighet för en given glaciärs flöde beror främst på topografin av marken under den. Men för de flesta ishyllor i Antarktis, vi vet väldigt lite om egenskaperna hos den underliggande havsbotten. Som sådan, vår Polarstern-expedition i februari 2017 var en oöverträffad möjlighet att kartlägga 370 kvadratkilometer av ett område som tidigare till stor del hade täckts av Pine Island Glaciers ishylla, " säger första författaren Dr. Jan Erik Arndt från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) i Bremerhaven. Med hjälp av multibeam ekolod, Arndt och hans kollegor kunde exakt kartlägga havsbotten.
Ubåtens berg höll isen tillbaka
De nya kartorna över havsbotten i Pine Island Bay, vilket är övervägande 800 till 1, 000 meter djupt, avslöja en tidigare omartad ubåtsrygg och två berg, vars toppar når upp till ett vattendjup av 370 meter. Pine Island Glaciers mer än 400 meter tjocka ishylla måste ha varit grundad på åsen i flera decennier, som satellitbilderna av glaciären som samlats in av forskarna – som går tillbaka till 2002 – bekräftar. På de äldre bilderna, höjningar i isytan kan identifieras på exakt de punkter där åsens toppar ligger direkt under ishyllan. "Men efter 2006, dessa landmärken finns ingenstans att se. Vid den tiden, ishyllan måste ha smält så mycket underifrån att den antingen var för lätt för att göra något avtryck på isytan, eller så måste inlandsisen redan ha tappat kontakten med bergen under den, " säger medförfattaren Dr. Karsten Gohl från AWI.
När en ishylla tappar kontakt med sådana hinder (kända som "nålpunkter"), isströmmen reagerar som om någon plötsligt hade släppt en gigantisk broms. Med ingenting kvar att stoppa dem, ismassorna flyter snabbt ut till havet – det är åtminstone teorin. Med hjälp av tidsserien av satellitbilder för Pine Island Glacier, forskarna kunde nu testa denna tes steg för steg. Till deras stora förvåning, i processen fastställde de att ubåtshöjder inte bara stabiliserar ishyllor som gigantiska bromsar; i vissa fall, dessa berg kan också starta kalvningshändelser – till exempel, när kalvningsfronten avancerar, får den att krascha in i ett berg med full kraft.
Det måste vara vad som hände under en kalvningshändelse 2007. Som satellitbilderna visar, då kolliderade kanten på Pine Island Glaciers ishylla med ett av de nyupptäckta bergen, träffade den så hårt att det bildades sprickor i isens yta. När en av sprickorna äntligen blev för stor, hela ishyllan bröts av.
Historien var liknande, om än mindre dramatiskt, med isberget som kalvade 2015, bryts i flera bitar bara några veckor senare. Den största biten fångades på ubåtsryggen i nästan ett år, vrid medurs om och om igen tills kombinationen av havsströmmar, vind och smältning bröt den loss. Forskarna antar att precis som 2007, ishyllans upprepade kontakt med åsen är det som i slutändan ledde till kalvningshändelsen.
Ishyllan har nu fått fotfäste igen
"Den ungefär 50 kilometer långa kanten av Pine Island Glaciers ishylla löper för närvarande mellan en ö i norr och en annan glaciär i söder, som återigen ger isen lite stöd, "säger Jan Erik Arndt. Om smältningen på undersidan fortsätter, vid något tillfälle kan processen göra ishyllan så tunn att den blir instabil; dock, som forskarna rapporterar, med istjockleken som mäter cirka 400 meter vid kalvningsfronten, vi har inte kommit till den punkten ännu.
De batymetriska kartorna över havsbotten i Pine Island Bay och resultaten av bildanalyserna kan nu matas in i datormodeller av den västantarktiska istäcket, hjälpa till att producera mer exakta simuleringar.
