Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain
Nyligen genomförda ansträngningar med beräkningsmodellering för att förstå hur smältande is i Antarktis kommer att påverka planetens hav har fokuserat på inlandsisens geometri, sprickor och ytsmältning - processer som potentiellt kan utlösa eller påskynda förlust av inlandsmassa. Nu har forskare från Stanford University identifierat en ytterligare process som kan ha en liknande betydande effekt på inlandsisens framtid:upptining av bädden, känd som basal upptining, vid gränssnittet mellan landet och den miltjocka inlandsisen ovanför den.
Den nya studien identifierar områden som för närvarande inte förlorar stora mängder massa men som kan vara redo att matcha några av de största bidragsgivarna till havsnivåhöjningen - som Thwaites Glacier - om de tinade. Antarktis är ungefär lika stor som USA, och de mottagliga regionerna omfattar ett område större än Kalifornien. Forskningen publicerades den 14 september i Nature Communications .
"Du kan inte nödvändigtvis anta att överallt som för närvarande är fruset kommer att förbli fruset", säger senior studieförfattare Dustin Schroeder, docent i geofysik vid Stanford Doerr School of Sustainability. "Dessa regioner kan vara underskattade potentiella bidragsgivare."
Ovanliga misstänkta
Simuleringarna byggdes på nyligen genomförda teoretiska arbeten som visar att basal upptining kan ske över korta tidsskalor. Med hjälp av numeriska inlandsismodeller testade studiens medförfattare hypoteser om huruvida uppkomsten av sådan upptining skulle kunna leda till betydande isförlust inom en 100-årsperiod. De fann att utlösande av upptining ledde till massförlust i områden av inlandsisen som vanligtvis inte är förknippade med instabilitet och havsnivåbidrag vid den tidsskalan.
"Det har verkligen funnits lite eller inget kontinentomfattande arbete som tittar på början av upptining - den där övergången från frusen is till is vid smältpunkten, där lite vatten vid bädden kan få isen att glida," sa huvudstudieförfattaren Eliza Dawson, en Ph.D. student i geofysik. "Vi var intresserade av att lära oss hur stor effekt upptining kan ha och vilka delar av inlandsisen som potentiellt är mest mottagliga."
Forskarna modellerade temperaturförändringar vid Antarktis bas enligt skiftningar i friktion orsakade av inlandsisen som glider över marken under den. Simuleringarna avslöjade att i östra Antarktis, som för närvarande anses vara en relativt stabil region jämfört med västra Antarktis, skulle Enderby-Kemp och George V Land-områdena vara mest känsliga för upptining vid sina bäddar. Inom George V Land lyfte de också fram Wilkes Basin som kapabel att bli en ledande bidragsgivare vid havsnivån om upptining skulle inträffa – en egenskap som i storlek är jämförbar med den snabbt utvecklande och troligen instabila Thwaites-glaciären i Västantarktis.
"Hela samhället fokuserar verkligen på Thwaites just nu", säger Schroeder, som också är docent i elektroteknik. "Men några av de regioner som är vanliga misstänkta för stora, effektfulla förändringar är inte de mest provocerande och påverkande områdena i den här studien."
Temperaturen spelar roll
På grund av Antarktis läge och extrema förhållanden är informationen om inlandsisen sparsam. Ännu mindre är känt om marken under dess frusna fasad.
"Att mäta sängen är en enorm ansträngning på dessa avlägsna platser - vi har tekniken för att göra det, men du måste verkligen välja platsen, och ibland tar det år, och fältläger och specialutrustning att göra det," Schroeder sa. "Det är svårt och dyrt."
För att fylla i informationsluckor förlitade sig forskarna på fysiken kring hur is glider - hur temperaturförändringar påverkar hur inlandsisen flyter och utvecklas. I efterarbete planerar författarna att utveckla och tillämpa radarbaserade analysmetoder för att studera temperaturen på inlandsisen i dessa kritiska områden.
"Du måste känna till de regioner där det är viktigt, och det är det transformativa bidraget från Elizas tidning," sa Schroeder. "Den ställer de här breda frågorna:Spelar detta någon roll? Och om det spelar någon roll, var? Vi hoppas att det här tillvägagångssättet ger samhället vissa prioriteringar för var man ska leta och varför, och för att undvika att gå nerför återvändsgränder."
Sovande jättar?
Forskare vet för närvarande inte vilka krafter som är mest kapabla att utlösa upptining vid sängen i de potentiellt känsliga områdena som identifierats i denna studie - eller hur snart de kan göra det. En möjlig drivkraft kan vara förändrade havsförhållanden, vilket är fallet på andra håll i Antarktis.
"Varmt havsvatten når inte nödvändigtvis dessa östra Antarktis-regioner som det gör i delar av Västantarktis, men det är i närheten, så det finns potential som kan förändras," sa Schroeder. "När man betraktar det senaste teoretiska arbetet som visar att termiska processer vid sängen kan vara lätta att aktivera - även spontant - gör det att korttidsupptining av inlandsisen verkar vara en mycket lättare byte att vända än vi trodde. "
Studien visar att mätning, förståelse och modellering av temperaturen vid basen av inlandsisar är viktigt för att förstå vår framtid, eftersom den största osäkerheten i prognoser för havsnivåhöjningar är bidraget från processer som kan förändra beteendet hos massiva inlandsisar som t.ex. Grönland och Antarktis.
"Uppföljningsarbete kommer att behövas för att ta en närmare titt på dessa regioner som detta dokument identifierade," sa Dawson. "Att visa att upptining vid bädden kan resultera i massförlust från inlandsisen är en process som samhället måste förstå och verkligen börja titta på - särskilt i dessa potentiellt sårbara områden." + Utforska vidare
