ROSETTA-Ice-projektet, ett tre år, multiinstitutionell datainsamlingsundersökning av Antarktis is, har samlat en oöverträffad vy av Ross Ice Shelf, dess struktur och hur den har förändrats över tid. I en studie publicerad idag i Naturgeovetenskap , ROSETTA-Ice-teammedlemmarna beskriver hur de upptäckte en gammal geologisk struktur som begränsar var havsvatten rinner. Upptäckten tyder på att lokala havsströmmar kan spela en avgörande roll för ishyllans framtida reträtt.

Ishyllor är massiva ytor av flytande is som bromsar flödet av is i Antarktis till havet. ROSETTA-Ice samlade in data från det massiva Ross Ice Shelf, som hjälper till att bromsa flödet av cirka 20 procent av Antarktis grundade is i havet – motsvarande 38 fots global havsnivåhöjning. Antarktis is smälter redan i en accelererande takt. Att förutsäga hur ishyllan kommer att förändras när planeten fortsätter att värmas kräver att man förstår de komplexa sätt som isen, hav, atmosfär och geologi samverkar med varandra.

För att få en bättre förståelse för dessa processer, det multidisciplinära ROSETTA-Ice-teamet närmade sig Ross Ice Shelf ungefär som upptäcktsresande som besöker en ny planet för första gången. Teamet stod inför den viktigaste utmaningen att samla in data från en region lika stor som Spanien, och där is som ofta är mer än tusen fot tjock förhindrar mer traditionella fartygsbaserade undersökningar av havsbotten. Lösningen var IcePod, ett första system i sitt slag utformat för att samla in högupplösta data över polarområdena. IcePod utvecklades vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory och monterades på ett lastplan. Dess instrument mäter ishyllans höjd, tjocklek och inre struktur, och magnet- och gravitationssignalen för den underliggande bergarten.

Varje gång teamet flög över ishyllan, IcePods magnetometer (som mäter jordens magnetfält) visade en platt och nästan oföränderlig signal. Det är, tills halvvägs över ishyllan, när instrumentet kom till liv, visar stora variationer, ungefär som hjärtslag på ett kardiogram. När teamet kartlade sina resultat, det blev tydligt att detta "hjärtslag" alltid dök upp i mitten av ishyllan, identifiera ett tidigare omartat segment av den geologiska gränsen mellan östra och västra Antarktis.

Teamet använde sedan IcePods mätningar av jordens gravitationsfält för att modellera formen på havsbotten under ishyllan. "Vi kunde se att den geologiska gränsen gjorde havsbotten på den östra Antarktiska sidan mycket djupare än väster, och det påverkar hur havsvattnet cirkulerar under ishyllan, " förklarade Kirsty Tinto, forskaren i Lamont som ledde alla tre fältexpeditionerna och är huvudförfattare till studien.

Med den nya kartan över havsbotten under ishyllan, teamet körde en modell av havscirkulation och dess effekt på ishyllans smältning. Jämfört med Amundsenhavet i öster, där varmt vatten passerar kontinentalsockeln för att orsaka snabb smältning av ishyllorna, lite varmt vatten når Ross Ice Shelf. I Rosshavet avlägsnas värmen från djuphavet av den kalla vinteratmosfären i en region med öppet vatten, kallad Ross Shelf Polynya, innan den rinner under ishyllan. Modellen visade att detta kalla vatten smälter djupare delar av östra Antarktis glaciärer, men den styrs bort från den västra Antarktis sidan av djupförändringen vid den gamla tektoniska gränsen.

I en överraskande twist, dock, teamet fann att polynya också bidrar till en region med intensiv sommarsmältning längs ishyllans framkant. Denna smältning bekräftades i radarbilderna av ishyllans inre struktur. "Vi fann att isförlusten från Ross Ice Shelf och flödet av den intilliggande grundade isen är känsliga för förändringar i processer längs isfronten, som ökad sommaruppvärmning om havsis eller moln minskar, sa Laurie Padman, en medförfattare och senior forskare vid Earth and Space Research.

Övergripande, resultaten indikerar att modeller som används för att förutsäga Antarktis isförlust i framtida klimat måste överväga förändrade lokala förhållanden nära isfronten, inte bara de storskaliga förändringarna i cirkulationen av varmt djupvatten. "Vi fick reda på att det är dessa lokala processer vi måste förstå för att kunna göra sunda förutsägelser, sa Tinto.