För första gången, ett forskarlag som leds av CIRES-baserade forskare, har direkt observerat en antarktisk ishylla som böjer sig under tyngden av dammande smältvatten ovanpå, ett fenomen som kan ha utlöst kollapsen av ishyllan Larsen B 2002. Och ishyllans böjning kan potentiellt påverka andra sårbara ishyllor, får dem att bryta upp, snabbare utsläpp av is i havet och bidrar till global havsnivåhöjning.

"Forskare har förutspått och modellerat denna process under en tid, men ingen har någonsin samlat in fältdata som visade att det hände förrän nu, sa Alison Banwell, CIRES postdoktorand gäststipendiat och huvudförfattare på den nya studien som publicerades idag i Naturkommunikation .

Banwell, tidigare vid Scott Polar Research Institute vid University of Cambridge, och hennes team inspirerades att titta närmare på orsakerna till att ishyllan försvagades efter att ha analyserat den katastrofala uppdelningen av Larsen B-ishyllan. Det uppbrottet skapade rubriker 2002 som 1, 250 kvadratkilometer is bröt sig ut i havet; forskarna märkte att under månaderna fram till uppbrottet, ishyllan var prickad med över 2000 smältvattensjöar.

"Under smältperioden, sjöar kan bildas på ytan av ishyllor, samla vikten av smältande snö och is i många områden med flytande vatten, " sa medförfattaren Ian Willis, CIRES sabbatsbesökare också från SPRI i Cambridge.

Smältvattensjöar kan innehålla vatten som väger femtio tusen till två miljoner ton vardera, och som trycker nedåt på isen, skapa ett indrag. Om sjön dräneras, detta indrag dyker upp igen. Om den resulterande spänningen är tillräckligt stor, isen som omger sjöbassängen försvagas, och kan börja gå sönder, förutspår forskarna.

För att mäta hur mycket dessa smältvattensjöar förvrängde den flytande antarktiska isen, Banwell, Willis, och medarbetare vid University of Chicago ledd av Doug MacAyeal fick först spana ut var de trodde att sjöarna skulle utvecklas "Vi letade efter fördjupningar på ytan av ishyllan, som kombinerat med att studera satellitbilder, hjälpte oss att förutse var sjöarna skulle bildas när smältsäsongen började." sa Willis.

Teamet identifierade fyra sjöbassänger att utrusta med GPS-sensorer – och gav dem fantasifulla namn. Det fanns "Jordnöt, "formad som en dubbel jordnöt i sitt skal, och "Fel byxor, " uppkallad efter de långa vadarna som Banwell bar för att komma åt mitten av en djup sjö; vadarna liknade de mekaniska byxorna från lerfilmen Wallace and Gromit:The Wrong Trousers.

I november 2016 innan smältsäsongen började, teamet körde snöskotrar från U.S. McMurdo Station över den frusna havsisen för att komma åt deras fältplats på McMurdo Ice Shelf, drar hundratals kilo utrustning på slädar. Vid de fyra sjöarna, de installerade fristående instrument som innehöll GPS-stationer med hög precision, för att mäta vertikal höjd, och trycksensorer för att mäta sjövattendjup - var och en fixerad på en metallstolpe borrad över sex fot djupt ner i isen. Tre månader senare, de flög via helikopter för att hämta instrumenten — då, havsisen var för tunn för att tåla ett fordons vikt.

Teamet fann att i mitten av varje sjö, ishyllan flyttade sig ner och sedan upp med cirka tre till fyra fot som svar på att varje sjö fylldes och sedan dränerades. Men runt 1500 fot från varje sjö var det praktiskt taget ingen vertikal rörelse alls. Även om denna böjning inte fick McMurdo Ice Shelf att spricka, teamet använde modellering för att förutsäga att något större sjöar i närmare närhet kunde utlösa sprickor. "Det är mest troligt vad som hände med Larsen B 2002, sa Banwell.

"Och klimatmodeller förutspår att det kommer att smälta mer över fler ishyllor under de närmaste decennierna, leder till en ökning av förekomsten av smältvattensjöar, tillade Willis.

"Dessa observationer är viktiga eftersom de hjälper oss att bättre förstå orsakerna till att ishyllan går sönder, vilket leder till höjning av havsnivån, ", sa Banwell. "Våra resultat kan användas för att förbättra modeller för att bättre förutsäga vilka ishyllor som är mer sårbara och som är mest mottagliga för att kollapsa."