Bilder på försvinnande arktisk is och bergsglaciärer skurrar, men deras potentiella bidrag till havsnivåhöjning matchar inte Antarktis, även om vikande sydis är mindre iögonfallande. Nu, en studie säger att instabilitet gömd i Antarktis is sannolikt kommer att påskynda dess flöde in i havet och pressa upp havsnivån i en snabbare takt än tidigare förväntat.

Under de senaste sex åren har fem noggrant observerade antarktiska glaciärer har fördubblat sin isförlust, enligt National Science Foundation. Åtminstone ett, Thwaites Glacier, modellerad för den nya studien, kan riskera att ge efter för denna instabilitet, en flyktig process som snabbt trycker ner is i havet.

Hur mycket is glaciären kommer att fälla under de kommande 50 till 800 åren kan inte exakt projiceras på grund av oförutsägbara fluktuationer i klimatet och behovet av mer data. Men forskare vid Georgia Institute of Technology, NASA Jet Propulsion Laboratory, och University of Washington har tagit in instabiliteten i 500 isflödessimuleringar för Thwaites med förfinade beräkningar.

Scenarierna skilde sig starkt från varandra men pekade tillsammans på att instabiliteten eventuellt utlöste, som kommer att beskrivas i avsnittet med frågor och svar nedan. Även om den globala uppvärmningen senare skulle sluta, instabiliteten skulle fortsätta pressa isen ut i havet i en enormt accelererad takt under de kommande århundradena.

Och detta är om issmältningen på grund av uppvärmning av hav inte blir värre än vad det är idag. Studien gick med dagens issmältningshastigheter eftersom forskarna var intresserade av instabilitetsfaktorn i sig.

Glaciärens tipppunkt

"Om du utlöser denna instabilitet, du behöver inte fortsätta att tvinga inlandsisen genom att höja temperaturen. Det kommer att fortsätta av sig själv, och det är oron, sa Alex Robel, som ledde studien och är biträdande professor vid Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences. "Klimatvariationer kommer fortfarande att vara viktiga efter den vändpunkten eftersom de kommer att avgöra hur snabbt isen kommer att röra sig."

"Efter att ha nått vändpunkten, Thwaites-glaciären kan förlora all sin is inom en period av 150 år. Det skulle ge en havsnivåhöjning på cirka en halv meter (1,64 fot), "sa NASA JPL -forskaren Helene Seroussi, som samarbetade i studien. För jämförelse, nuvarande havsnivån är 20 cm (nästan 8 tum) över nivåerna före den globala uppvärmningen och anklagas för ökade kustöversvämningar.

Forskarna publicerade sin studie i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences på måndag, 8 juli, 2019. Forskningen finansierades av National Science Foundation och NASA.

Studien visade också att instabiliteten gör prognoser mer osäkra, leder till en bred spridning av scenarier. Detta är särskilt relevant för utmaningen med ingenjörskonst mot översvämningsrisker.

"Du vill konstruera kritisk infrastruktur för att vara motståndskraftig mot den övre gränsen av potentiella havsnivåscenarier om hundra år, " Sa Robel. "Det kan innebära att bygga dina vattenreningsverk och kärnreaktorer för det absolut värsta scenariot, som kan vara två eller tre fot havsnivåhöjning från Thwaites Glacier ensam, så det är en enorm skillnad."

Frågor och svar

Varför är Antarktis is den stora drivkraften bakom höjningen av havsnivån?

Arktisk havsis flyter redan i vattnet. Läsarna kommer sannolikt att komma ihåg att 90% av ett isbergs massa är under vattnet och att när isen smälter, volymen krymper, vilket resulterar i ingen förändring av havsnivån.

Men när ismassor länge stöds av land, som bergsglaciärer, smälta, vattnet som hamnar i havet ökar havsnivån. Antarktis har den mest landstödda isen, även om mycket av det landet är havsbotten som bara håller upp en del av ismassan, medan vatten håller upp en del av det. Också, Antarktis är en isleviathan.

"Det finns nästan åtta gånger så mycket is i Antarktis istäcke som det finns i Grönlands inlandsis och 50 gånger så mycket som i alla bergsglaciärer i världen, "Sa Robel.

What is that 'instability' underneath the ice?

The line between where the ice sheet rests on the seafloor and where it extends over water is called the grounding line. In spots where the bedrock underneath the ice behind the grounding line slopes down, deepening as it moves inland, the instability can kick in.

On deeper beds, ice moves faster because water is giving it a little more lift. Också, warmer ocean water hollows out the bottom of the ice, adding a little more water to the ocean. More importantly, the ice above the hollow loses land contact and flows faster out to sea.

"Once ice is past the grounding line and just over water, it's contributing to sea level because buoyancy is holding it up more than it was, " Robel said. "Ice flows out into the floating ice shelf and melts or breaks off as icebergs."

"The process becomes self-perpetuating, " Seroussi said, describing why it is called "instability."

How did the researchers integrate instability into sea level forecasting?

The researchers borrowed math from statistical physics that calculate what random variables do to predictability in a physical system, like ice flow, acted upon by outside forces, like temperature changes. They applied the math to simulations of possible future fates of marine glaciers like Thwaites Glacier.

They made an added surprising discovery. I vanliga fall, when climate conditions fluctuate strongly, Antarctic ice evens out the effects. Ice flow may increase but gradually, not wildly, but the instability produced the opposite effect in the simulations.

"The system didn't damp out the fluctuations, it actually amplified them. It increased the chances of rapid ice loss, " Robel said.

How rapid is 'rapid' sea level rise and when will we feel it?

The study's time scale was centuries, as is common for sea level studies. In the simulations, Thwaites Glacier colossal ice loss kicked in after 600 years, but it could come sooner.

"It could happen in the next 200 to 600 years. It depends on the bedrock topography under the ice, and we don't know it in great detail yet, " Seroussi said.

So far, Antarctica and Greenland have lost a small fraction of their ice, but already, shoreline infrastructures face challenges from increased tidal flooding and storm surges. Sea level is expected to rise by up to two feet by the end of this century.

For about 2, 000 years until the late 1800s, sea level held steady, then it began climbing, according to the Smithsonian Institution. The annual rate of sea level rise has roughly doubled since 1990.