Om mänskliga samhällen inte kraftigt minskar utsläppen av växthusgaser, Grönlands hastighet av isförlust detta århundrade kommer sannolikt att avsevärt överstiga den för något århundrade under de senaste 12, 000 år, avslutar en ny studie.

Forskningen kommer att publiceras den 30 september i tidskriften Natur . Studien använder istäcksmodellering för att förstå det förflutna, Grönlands istäckes nutid och framtid. Forskare använde nya, detaljerade rekonstruktioner av forntida klimat för att driva modellen, och validerade modellen mot verkliga mätningar av inlandsisens samtida och antika storlek.

Fynden placerar inlandsisens moderna nedgång i ett historiskt sammanhang, belyser hur extrema och ovanliga beräknade förluster för 2000-talet kan vara, säger forskare.

"I grund och botten, vi har förändrat vår planet så mycket att inlandsisens smältning det här århundradet är på väg att bli större än något vi sett under den naturliga variationen av inlandsisen under de senaste 12, 000 år. Vi kommer att blåsa det ur vattnet om vi inte gör kraftiga minskningar av växthusgasutsläppen, " säger Jason Briner, Ph.D., professor i geologi vid universitetet vid Buffalo College of Arts and Sciences. Briner ledde den samarbetsstudien, samordna arbetet för forskare från flera discipliner och institutioner.

"Om världen går på en massiv energidiet, i linje med ett scenario som Intergovernmental Panel on Climate Change kallar RCP2.6, vår modell förutspår att Grönlandsisens hastighet av massförlust detta århundrade bara kommer att vara något högre än något som har upplevts under de senaste 12, 000 år, " tillägger Briner. "Men, mer oroande, är att under ett RCP8.5-scenario med höga utsläpp – det som Grönlands istäcke nu följer – kan graden av massförlust vara ungefär fyra gånger de högsta värdena som upplevts under naturlig klimatvariation under de senaste 12, 000 år."

Han och kollegor säger att resultaten upprepar behovet för länder runt om i världen att vidta åtgärder nu för att minska utsläppen, bromsa nedgången av inlandsisar, och dämpa havsnivåhöjningen. Forskningen finansierades till stor del av U.S. National Science Foundation.

Att kombinera inlandsmodellering med fältarbete, verkliga observationer

Studien samlade klimatmodellerare, iskärnforskare, fjärranalysexperter och paleoklimatforskare vid UB, NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL), University of Washington (UW), Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory (LDEO), University of California, Irvine (UCI) och andra institutioner.

Detta multidisciplinära team använde en toppmodern inlandsismodell för att simulera förändringar i den sydvästra delen av Grönlands inlandsis, från början av holocen epoken omkring 12, 000 år sedan och sträcker sig framåt 80 år till 2100.

Forskare testade modellens noggrannhet genom att jämföra resultaten av modellens simuleringar med historiska bevis. De modellerade resultaten stämde väl överens med data kopplade till faktiska mätningar av inlandsisen gjorda av satelliter och flygundersökningar under de senaste decennierna, och med fältarbete som identifierar inlandsisens forntida gränser.

Även om projektet fokuserade på sydvästra Grönland, forskning visar att förändringar i graden av isförlust där tenderar att motsvara förändringar över hela inlandsisen.

"Vi litade på samma inlandsismodell för att simulera det förflutna, nuet och framtiden, " säger medförfattaren Jessica Badgeley, en Ph.D. student vid UW Department of Earth and Space Sciences. "Således, våra jämförelser av inlandsmassans förändring under dessa tidsperioder är internt konsekventa, vilket ger en robust jämförelse mellan tidigare och förväntade inlandsbyten."

"Vi har avsevärt förbättrat vår förståelse för hur onormal framtida Grönlandsförändring kommer att bli, " säger medförfattaren Joshua Cuzzone, Ph.D., en biträdande projektforskare vid UCI som avslutade mycket av sitt arbete med studien som postdoktor vid JPL och UCI. "Detta arbete representerar en enorm framgång för multidisciplinär vetenskap och samarbete, och representerar en ram för framtida framgångsrikt multidisciplinärt arbete."

Cuzzone och andra forskare vid UCI och JPL ledde istäcksmodellering, utnyttja arbetet hos kollegor på UW, som använde data från iskärnor för att skapa kartor över temperaturer och nederbörd i studieregionen som användes för att driva inlandsismodellerna fram till år 1850. Tidigare publicerade klimatdata användes för att driva simuleringarna efter det datumet.

UB- och LDEO-forskare samarbetade i fältarbete som hjälpte till att validera modellen genom att identifiera inlandsisens gränser i sydvästra Grönland för tusentals år sedan.

"Vi byggde en extremt detaljerad geologisk historia av hur marginalen på sydvästra Grönlands inlandsis rörde sig genom tiden genom att mäta beryllium-10 i stenblock som sitter på moräner, " säger medförfattaren Nicolás Young, Ph.D., docent vid LDEO. "Moräner är stora högar av skräp som du kan hitta i landskapet som markerar den tidigare kanten av en inlandsis eller glaciär. En beryllium-10-mätning berättar hur länge den stenen och moränen har legat där, och berättar därför för dig när inlandsisen var på den exakta platsen och avsatte det stenblocket.

"Otroligt, modellen återgav den geologiska rekonstruktionen riktigt bra. Detta gav oss förtroende för att inlandsismodellen presterade bra och gav oss meningsfulla resultat. Du kan modellera vad du vill och din modell kommer alltid att spotta ut ett svar, men vi behöver något sätt att avgöra om modellen gör ett bra jobb."

En kontinuerlig tidslinje för förändringar av Grönlands inlandsis

Studien ger ett viktigt bidrag genom att skapa en tidslinje över det förflutna, Grönlands istäckes nutid och framtid, säger Briner. Resultaten är nyktra.

"Vi har långa tidslinjer för temperaturförändringar, förflutna till nutid till framtid, som visar växthusgasernas inverkan på jordens temperatur, " säger Briner. "Och nu, för första gången, vi har en lång tidslinje för effekterna av den temperaturen – i form av smältning av Grönlands inlandsis – från det förflutna till nuet till framtiden. Och vad den visar är ögonöppnande."

"Det är ingen hemlighet att Grönlands inlandsis är i grov form och förlorar is i en ökande takt, " säger Young. "Men om någon vill sticka hål på det här, de kunde bara fråga, "hur vet du att detta inte bara är en del av inlandsisens naturliga variation?" Väl, vad vår studie antyder är att graden av isförlust för detta århundrade kommer att överstiga graden av isförlust för något enskilt århundrade under de senaste 12, 000 år. Jag tror att detta är första gången som den nuvarande hälsan på Grönlands istäcke har placerats in i ett långsiktigt sammanhang."

Trots dessa nyktra resultat, en viktig del av modellens framtidsprognoser är att det fortfarande är möjligt för människor och länder runt om i världen att göra en viktig skillnad genom att minska utsläppen, säger Briner. Modeller av scenarierna RCP2.6 och RCP8.5 ger mycket olika resultat, med höga utsläppsscenarier som ger massiva minskningar av inlandsisens hälsa, och betydande havsnivåhöjning.

"Våra fynd är ännu ett väckarklocka, speciellt för länder som USA, " säger Briner. "Amerikaner använder mer energi per person än någon annan nation i världen. Vår nation har producerat mer av CO ₂ som finns i atmosfären idag än något annat land. Amerikaner måste gå på en energidiet. De mest välbärgade amerikanerna, som har det högsta energiavtrycket, har råd att göra livsstilsförändringar, flyga mindre, installera solpaneler och kör ett energieffektivt fordon."

"Denna studie visar att framtida isförlust sannolikt kommer att vara större än något annat som inlandsisen upplevde under holocen - om vi inte följer ett scenario med låga koldioxidutsläpp i framtiden, " säger Badgeley.