Forskare har utvecklat en ny metod för att möjliggöra den första direkta mätningen av undervattenssmälthastigheten för en tidvattenglaciär, och, genom att göra så, de drog slutsatsen att nuvarande teoretiska modeller kan underskatta glacial smältning med upp till två storleksordningar.

I ett National Science Foundation-finansierat projekt, ett team av forskare, ledd av Oceanografen Dave Sutherland vid University of Oregon, studerade den underjordiska smältningen av LeConte-glaciären, som rinner ut i LeConte Bay söder om Juneau, Alaska.

Teamets resultat, vilket kan leda till förbättrade prognoser av klimatdriven havsnivåhöjning, publicerades i numret av tidskriften den 26 juli Vetenskap .

Direkta smältningsmätningar har tidigare gjorts på ishyllor i Antarktis genom att borra igenom till gränsytan mellan is och hav under. I fallet med vertikala glaciärer som slutar vid havet, dock, dessa tekniker är inte tillgängliga.

"Vi har inte den plattformen för att kunna komma åt isen på det här sättet, sade Sutherland, professor vid UO:s institution för geovetenskaper. "Tidvattenglaciärer kalvar alltid och rör sig väldigt snabbt, och du vill inte ta en båt där uppe för nära."

Mest tidigare forskning om glaciärers undervattenssmältning förlitade sig på teoretisk modellering, mäta förhållanden nära glaciärerna och sedan tillämpa teori för att förutsäga smälthastigheter. Men denna teori hade aldrig direkt testats.

"Denna teori används flitigt inom vårt område, " sa studiens medförfattare Rebecca H. Jackson, en oceanograf vid Rutgers University som var postdoktor vid Oregon State University under projektet. "Det används i glaciärmodeller för att studera frågor som:hur kommer glaciären att reagera om havet värms upp med en eller två grader?"

För att testa dessa modeller i fält, forskargruppen av oceanografer och glaciologer använde ett multibeam-ekolod för att skanna glaciärens gränssnitt mellan hav och is från ett fiskefartyg sex gånger i augusti 2016 och fem gånger i maj 2017.

Ekolodet gjorde det möjligt för teamet att avbilda och profilera stora delar av undervattensisen, där glaciären dränerar från Stikines isfält. Även data om temperaturen samlades in, salthalt och hastighet i vattnet nedströms glaciären, vilket gjorde det möjligt för forskarna att uppskatta smältvattenflödet.

De letade sedan efter förändringar i smältmönster som inträffade mellan augusti- och majmätningarna.

"Vi mätte både havsegenskaperna framför glaciären och smälthastigheterna, och vi upptäckte att de inte är släkt på det sätt vi förväntade oss, " sade Jackson. "Dessa två uppsättningar mätningar visar att smälthastigheterna är betydande, ibland upp till en faktor 100, högre än vad befintlig teori skulle förutsäga."

Det finns två huvudkategorier av glacial smälta:utsläppsdriven och omgivande smälta. Subglacial flytning uppstår när stora volymer, eller plymer, av flytande smältvatten släpps ut under glaciären. Plymen kombineras med omgivande vatten för att ta upp hastighet och volym när den snabbt stiger upp mot glaciärytan. Strömmen äter stadigt bort från glaciärens ansikte, undergräver glaciären innan den så småningom diffunderar ut i det omgivande vattnet.

De flesta tidigare studier av interaktioner mellan is och hav har fokuserat på dessa utsläppsplymer. Plymerna, dock, påverkar vanligtvis bara ett smalt område av glaciärens ansikte, medan omgivande smälta istället täcker resten av glaciärytan.

Förutsägelser har uppskattat att den omgivande smältan är 10-100 gånger mindre än utsläppssmältan, och, som sådan, det betraktas ofta som obetydligt, sa Sutherland, som leder UO:s Oceans and Ice Lab.

Forskargruppen fann att undervattenssmältningshastigheterna var höga över glaciärens ansikte under båda de undersökta årstiderna, och att smälthastigheten ökar från vår till sommar.

Medan studien fokuserade på en havsslutande glaciär, Jackson sa, det nya tillvägagångssättet borde vara användbart för alla forskare som studerar smälthastigheter vid andra glaciärer. Det skulle bidra till att förbättra prognoserna för den globala havsnivåhöjningen, tillade hon.

"Framtida havsnivåhöjning bestäms i första hand av hur mycket is som lagras i dessa inlandsisar, ", sa Sutherland. "Vi fokuserar på gränssnitten mellan hav och is, eftersom det är därifrån den extra smältan och isen kommer som styr hur snabbt is förloras. För att förbättra modelleringen, vi måste veta mer om var smältning sker och de återkopplingar som är involverade."