Ett team av glaciologer ledda av forskare vid University of California, Irvine använde högupplösta satellitradardata för att hitta bevis på intrång av varmt högtrycksvatten många kilometer under den jordade isen på Thwaites-glaciären i Västantarktis.

I en studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , det UC Irvine-ledda teamet sa att utbredd kontakt mellan havsvatten och glaciären – en process som replikeras i hela Antarktis och på Grönland – orsakar "kraftig smältning" och kan kräva en omvärdering av prognoser för global havsnivåhöjning.

Glaciologerna förlitade sig på data som samlats in från mars till juni 2023 av Finlands kommersiella satellituppdrag ICEYE. ICEYE-satelliterna bildar en "konstellation" i polär omloppsbana runt planeten, med hjälp av InSAR – interferometer syntetisk aperturradar – för att ständigt övervaka förändringar på jordens yta. Många pass, med en rymdfarkost över ett litet definierat område, ger jämna dataresultat. I fallet med denna studie visade den uppgången, fallet och böjningen av Thwaites Glacier.

"Dessa ICEYE-data gav en långtidsserie av dagliga observationer som nära överensstämde med tidvattencykler", säger huvudförfattaren Eric Rignot, professor i jordsystemvetenskap vid UC Irvine.

"Tidigare hade vi en del sporadiskt tillgängliga data, och med bara de få observationerna var det svårt att lista ut vad som hände. När vi har en kontinuerlig tidsserie och jämför det med tidvattencykeln ser vi havsvattnet komma in kl. högvatten och vikande och ibland går längre upp under glaciären och fastnar Tack vare ICEYE börjar vi se denna tidvattendynamik för första gången."

Michael Wollersheim, ICEYT analyschef, sa:"Tills nu har några av de mest dynamiska processerna i naturen varit omöjliga att observera med tillräcklig detalj eller frekvens för att vi ska kunna förstå och modellera dem. Att observera dessa processer från rymden och använda radarsatellit bilder, som ger InSAR-mätningar på centimeternivå med daglig frekvens till och med upp till tre gånger per dag, markerar ett betydande steg framåt."

Rignot sa att projektet hjälpte honom och hans kollegor att utveckla en bättre förståelse för beteendet hos havsvatten på undersidan av Thwaites-glaciären. Han sa att havsvatten som kommer in vid botten av inlandsisen, i kombination med sötvatten som genereras av geotermiskt flöde och friktion, byggs upp och "måste flöda någonstans." Vatten distribueras genom naturliga ledningar eller samlas i håligheter, vilket skapar tillräckligt med tryck för att höja inlandsisen.

"Det finns platser där vattnet nästan är på trycket av den överliggande isen, så det behövs bara lite mer tryck för att pressa upp isen," sa Rignot. "Vattnet pressas sedan tillräckligt för att lyfta upp en kolonn på mer än en halv mil is."

Och det är inte vilket havsvatten som helst. I decennier har Rignot och hans kollegor samlat bevis på klimatförändringarnas inverkan på havsströmmar, som driver varmare havsvatten till Antarktis och andra polära isområden.

Cirkumpolärt djupvatten är salt och har en lägre fryspunkt. Medan sötvatten fryser vid noll grader Celsius, fryser saltvatten vid minus två grader, och den lilla skillnaden räcker för att bidra till den "kraftiga smältningen" av basalisen som framkommit i studien.

Medförfattare Christine Dow, professor vid fakulteten för miljö vid University of Waterloo i Ontario, Kanada, sa:"Thwaites är den mest instabila platsen i Antarktis och innehåller motsvarande 60 centimeters havsnivåhöjning. Oron är att vi underskattar hastigheten som glaciären förändras, vilket skulle vara förödande för kustsamhällen runt om i världen."

Rignot sa att han hoppas och förväntar sig att resultaten av detta projekt ska stimulera till ytterligare forskning om förhållandena under antarktiska glaciärer, utställningar som involverar autonoma robotar och fler satellitobservationer.

"Det finns mycket entusiasm från forskarvärlden att åka till dessa avlägsna polarområden för att samla in data och bygga upp vår förståelse för vad som händer, men finansieringen släpar efter", sa han.

"Vi arbetar med samma budget 2024 i riktiga dollar som vi gjorde på 1990-talet. Vi måste växa gemenskapen av glaciologer och fysiska oceanografer för att ta itu med dessa observationsfrågor förr snarare än senare, men just nu klättrar vi fortfarande Mount Everest i tennisskor."

På kort sikt sa Rignot, som också är senior projektforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, att denna studie kommer att ge en bestående fördel för istäcksmodelleringsgemenskapen.

"Om vi ​​sätter in den här typen av hav-is-interaktion i inlandsismodeller, förväntar jag mig att vi kommer att kunna göra ett mycket bättre jobb med att återskapa det som har hänt under det senaste kvartsseklet, vilket kommer att leda till en högre nivå av förtroende för vårt projektioner", sa han. "Om vi ​​kunde lägga till den här processen som vi beskrev i artikeln, som inte ingår i de flesta nuvarande modellerna, borde modellrekonstruktionerna matcha observationer mycket bättre. Det skulle vara en stor vinst om vi kunde uppnå det."

Dow tillade, "För tillfället har vi inte tillräckligt med information för att säga på ett eller annat sätt hur lång tid det är innan havsvattenintrånget är oåterkalleligt. Genom att förbättra modellerna och fokusera vår forskning på dessa kritiska glaciärer kommer vi att försöka få dessa siffror åtminstone fasta i årtionden kontra århundraden. Detta arbete kommer att hjälpa människor att anpassa sig till förändrade havsnivåer, tillsammans med att fokusera på att minska koldioxidutsläppen för att förhindra det värsta scenariot."

Rignot och Dow fick sällskap i detta projekt av Enrico Ciraci, UC Irvine biträdande specialist i jordsystemvetenskap och NASA postdoktor; Bernd Scheuchl, UC Irvine-forskare inom jordsystemvetenskap; och Valentyn Tolpekin och Wollershiem från ICEYE:s huvudkontor i Finland.

Mer information: Eric Rignot et al, Utbredda havsvattenintrång under den jordade isen på Thwaites Glacier, West Antarctica, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2404766121. doi.org/10.1073/pnas.2404766121

Journalinformation: Proceedings of the National Academy of Sciences

Tillhandahålls av University of California, Irvine