Havet som omger Antarktis spelar en avgörande roll för att reglera massbalansen på kontinentens isöverdrag. Vi vet nu att den uttunnade isen som påverkar nästan en fjärdedel av den västantarktiska istäcket är tydligt kopplad till havet.

Kopplingen mellan södra oceanen och Antarktis inlandsis ligger i ishyllor - massiva plattor av glacialis, många hundra meter tjocka, som flyter på havet. Ishyllor slipar mot kustlinjer och öar och stöder utflödet av jordad is. När havet eroderar ishyllor underifrån, denna stötande verkan reduceras.

Medan vissa ishyllor tunnas ut snabbt, andra förblir stabila, och nyckeln till att förstå dessa skillnader ligger i de dolda haven under ishyllorna. Vår nyligen publicerade forskning utforskar havsprocesserna som driver smältningen av världens största ishylla. Det visar att en ofta förbisedd process driver snabb smältning av en viktig del av hyllan.

Havsfingeravtryck på inlandsisen smälter

Snabb isförlust från Antarktis är ofta kopplad till Circumpolar Deep Water (CDW). Denna relativt varma (+1C) och saltvattenmassa, som finns på djup under 300 meter runt Antarktis, kan driva snabb smältning. Till exempel, i sydöstra Stilla havet, längs Västantarktis Amundsenhavets kust, CDW korsar kontinentalsockeln i djupa kanaler och går in i ishyllans håligheter, driver snabb smältning och gallring.

Intressant, inte alla ishyllor smälter snabbt. De största ishyllorna, inklusive de stora ishyllorna Ross och Filchner-Ronne, verkar nära jämvikt. De är till stor del isolerade från CDW av det kalla vattnet som omger dem.

De kontrasterande effekterna av CDW och kallt hyllvatten, i kombination med deras distribution, förklara mycket av variationen i smältningen vi observerar runt Antarktis idag. Men trots pågående ansträngningar att undersöka ishyllans håligheter, dessa dolda hav förblir bland de minst utforskade delarna av jordens hav.

Det är inom detta sammanhang som vår forskning utforskar en ny och svårt vunnit dataset med oceanografiska observationer och smälthastigheter från världens största ishylla.

Under Ross Ice Shelf

Under 2011, vi använde ett 260 meter djupt borrhål som hade smält genom det nordvästra hörnet av Ross Ice Shelf, sju kilometer från det öppna havet, att sätta in instrument som övervakar havsförhållanden och smälthastigheter under isen. Instrumenten fanns kvar i fyra år.

Observationerna visade att långt ifrån att vara ett lugnt bakvatten, förhållandena under ishyllan förändras ständigt. Vattentemperatur, salthalt och strömmar följer en stark säsongscykel, vilket tyder på att varmt ytvatten från norr om isfronten dras söderut in i hålrummet under sommaren.

Smälthastigheten vid förtöjningsplatsen är i genomsnitt 1,8 meter per år. Även om denna hastighet är mycket lägre än ishyllor som påverkas av varma CDW, det är tio gånger högre än genomsnittet för Ross Ice Shelf. Stark säsongsvariation i smälthastigheten tyder på att denna smältpunkt är kopplad till sommarens inflöde.

För att bedöma omfattningen av denna effekt, vi använde en högprecisionsradar för att kartlägga basala smälthastigheter över ett område på cirka 8, 000 kvadratkilometer runt förtöjningsplatsen. Noggranna observationer på cirka 80 platser gjorde det möjligt för oss att mäta den vertikala rörelsen av isbasen och inre skikt inom ishyllan under ett års intervall. Vi kunde sedan avgöra hur mycket av gallringen som orsakades av basal smältning.

Smältningen var snabbast nära isfronten där vi observerade kortsiktiga smälthastigheter på upp till 15 centimeter per dag-flera storleksordningar högre än genomsnittshastigheten för ishyllan. Smälthastigheter minskade med avståndet från isfronten, men snabb smältning sträckte sig långt bortom förtöjningsplatsen. Smältning från undersökningsområdet stod för cirka 20% av totalen från hela ishyllan.

Den större bilden

Varför smälter den här delen av hyllan så mycket snabbare än någon annanstans? Som så ofta är fallet i havet, det verkar som om vinden spelar en nyckelroll.

Under vintern och våren, Starka katabatiska vindar sveper över västra Ross Ice Shelf och driver ut havsisen från kusten. Detta leder till bildandet av ett område som är fritt från havsis, en polynya, där havet exponeras för atmosfären. Under vintern, detta område med öppet hav svalnar snabbt och havsisen växer. Men under våren och sommaren, den mörka havsytan absorberar värme från solen och värmer, bildar en varm ytpool med tillräckligt med värme för att driva den observerade smältningen.

Även om smälthastigheterna vi observerar är mycket lägre än de som ses på ishyllor påverkade av CDW, observationerna tyder på att för Ross Ice Shelf, ytvärme är viktigt.

Med tanke på att denna värme är nära kopplad till ytklimat, det är troligt att de förutspådda minskningarna av havsisen under det kommande århundradet kommer att öka basala smälthastigheter. Medan den snabba smältningen vi observerade för närvarande balanseras av isinflöde, glaciärmodeller visar att detta är en strukturellt kritisk region där ishyllan sitter fast mot Ross Island. Varje ökning av smälthastigheter kan minska stöttning från Ross Island, öka utsläppet av landbaserad is, och i slutändan öka havsnivån.

Även om det fortfarande finns mycket att lära om dessa processer, och ytterligare överraskningar är säkra, en sak är klar. Havet spelar en nyckelroll i dynamiken i Antarktis inlandsis och för att förstå inlandsisens stabilitet måste vi titta på havet.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.