Om du jämför historiska bilder av glaciärer med de som tagits på senare tid, du kan se att där det tidigare var is, det finns nu väldigt ofta inget annat än rock. Geografer, dock, är mindre intresserade av det område som täcks av en glaciär, och mer intresserad av dess massa. Forskare från Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) har nu undersökt alla glaciala områden i Sydamerika mer i detalj än någonsin tidigare, från de tropiska områdena i Venezuela till de subpolära regionerna i Tierra del Fuego. Deras två stora fynd är att den högsta graden av massförlust finns i den patagoniska inlandsisen, och att glaciärerna i tropikerna har förlorat betydligt mindre massa än vad som tidigare beräknats, även om detta inte är de goda nyheterna som det kan tyckas vid första anblicken.

Att mäta glaciärer är inget nytt. Det finns två metoder som används särskilt ofta. I den första metoden, forskare gör flera mätningar direkt vid en glaciär och projicerar resultaten för hela regioner. Detta är särskilt problematiskt när det gäller stora glaciala områden som de stora isfälten i Patagonien, eftersom knappt några in situ mätningar är tillgängliga för dessa områden.

Det andra alternativet är att göra gravimetriska mätningar med hjälp av satelliter. Forskare baserar sina mätningar på det faktum att gravitationen på jorden förändras beroende inte bara på platsen utan också över tiden. Det påverkas av aspekter som sammansättningen av jordens yta, bergskedjor, rörelser i kärnan, plattrörelser – och, av intresse för vårt sammanhang, när glaciärer tappar massa. En nackdel med denna metod är att när endast små områden är täckta av glaciärer, som är fallet i de sydamerikanska tropikerna, satelliten tar bara emot en svag signal och mätningen är betydligt mindre exakt.

En metod för att mäta alla glaciärer

Geografer från FAU specialiserade på klimatologi, fjärranalys och rumslig information, leds av Prof. Dr. Matthias Braun och Dr. Tobias Sauter, använde även satellitdata för att kartlägga sydamerikanska glaciärer, men de fokuserade på att beräkna höjdnivåer istället för att basera sina resultat på gravimetriska mätningar. Två radarsatelliter från German Aerospace Center (DLR) har kretsat runt jorden sedan 2010. Syftet med TanDEM-X-uppdraget var att få en tredimensionell bild av jorden, som inte bara är av jämn kvalitet utan också mer exakt än något som har utvecklats tidigare.

Höjdskillnader registrerades ner till sista metern. Forskarna från FAU använde data som samlats in mellan 2011 och 2015 och jämförde dem med mätningar från Shuttle Radar Topography Mission från 2000. Med hjälp av en komplex metod som innebar att göra korrigeringar och beräkna möjliga felmarginaler, de jämförde data för att beräkna förändringarna i höjden i de glaciala regionerna i Sydamerika, på så sätt få en korrekt bild av förändringarna i glacial massa.

Deras metod var ovanlig eftersom de kunde använda en enhetlig metod för att registrera alla glaciala områden i regionen. Dessutom, metoden gav till och med korrekta data för enskilda glaciärer. Att jämföra mätningarna från båda rymduppdragen gav detaljerade insikter om situationen i hela Sydamerika. För första gången, forskare lyckades analysera de stora patagoniska isfälten separat från de omgivande, mindre glaciärer.

Hela glaciärer har försvunnit

Den största massaförlusten, både relativt och i jämförelse med de andra sydamerikanska glaciärerna, hittades på båda inlandsisfälten i Patagonien, två regioner med ett område på cirka 18, 000 kvadratkilometer, ungefär lika med regionen Rheinland-Pfalz i Tyskland. Massan av glaciärerna där krympte mellan 2000 och 2011/2015 med en hastighet av cirka 17,4 gigaton per år, motsvarande 19,3 kubikkilometer per år. Inte ens glaciärer i tropikerna har förlorat en så stor del av sin massa.

Anledningen kan vara att de stora utloppsglaciärerna i Patagonien, som rinner ut i havet eller sjöarna efter att ha passerat genom smala dalar, justera dynamiskt. De har dragit sig tillbaka från en stabil position och måste nu bilda en ny stabil front. Dessa processer har observerats i tidvattenglaciärer som rinner ut i havet, och är inte nödvändigtvis resultatet av klimatpåverkan, även om detta verkligen kan vara orsaken. Detta fenomen har en ännu större effekt på stora glaciärer som de i Patagonien än influenser som utlöses av temperaturförändringar. Tidigare undersökningar har redan visat att hela glaciärer har försvunnit, till exempel, i områden i Bolivia. Det har nu blivit uppenbart att detta även sker i Patagonien.

Långsammare hastighet av massförlust i tropikerna

Det andra viktiga faktum som avslöjas av forskningen är att massan av glaciärer i de tropiska regionerna i Sydamerika - i Venezuela, Columbia, Ecuador, Peru och Bolivia – förändras i en betydligt långsammare takt än vad som tidigare antagits. Hittills beräknade prognoser att de 2900 glaciärerna där förlorade ungefär 6 gigatonn massa per år. Geograferna från FAU har upptäckt, dock, att de bara förlorar 0,55 gigaton per år, cirka 10 procent av uppskattningarna hittills.

Detta resultat är viktigt, eftersom glaciärer är en viktig vattenkälla under den torra perioden:När inget regn faller och temperaturen når sin högsta nivå, glaciärsmältvatten används som dricksvatten, för bevattning och vattenkraft. Människor i dessa regioner måste därför veta i vilken utsträckning glaciärerna förändras, och behöver kvantitativa data inte bara med avseende på yta utan även vad gäller deras volym och massa. I vissa områden som Central Andes i Chile och Argentina eller Cordillera Real i Bolivia, experter anser till och med att den maximala mängden vatten som är tillgänglig från glaciärsmältan redan har överskridits. Detta är en indikation på att glaciärer oåterkalleligt är på reträtt och kommer att försvinna helt inom överskådlig framtid. I framtiden, dessa områden kommer att ha mindre vatten tillgängligt under torrperioden.

Undersökningen, dock, avslöjade också att vissa områden knappast har upplevt någon förändring alls, såsom Anderna i norra Chile och Argentina samt i södra Bolivia vid Atacamaöknen.

Forskarna från Erlangen hoppas nu att deras studie ska ingå i nästa rapport från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Trots allt, smält glaciäris bidrar till höjningen av havsnivån och de enorma isfälten i Patagonien är särskilt relevanta. Glaciärer används också som en indikator för klimatförändringar även i andra avseenden. Geograferna från FAU vill nu utöka sina analyser till att omfatta andra regioner och undersöka hur situationen utvecklas över en längre tid. För närvarande, den globala terrängmodellen från TanDEM-X-uppdraget uppdateras för närvarande. Forskare hoppas kunna dra nytta av dessa data i framtiden. De förlitar sig också på ytterligare nationella uppdrag som är på gång, såsom Tandem-L-satelliterna, vilket skulle göra det möjligt för sådana mätningar att upprepas oftare.