Een nieuwe door de UCLA geleide studie versterkt het belang van samenwerking bij het beoordelen van de effecten van klimaatverandering.

Het onderzoek, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , biedt nieuwe inzichten over voorheen onbekende factoren die de smeltende ijskap van Groenland beïnvloeden, en het zou wetenschappers uiteindelijk kunnen helpen om nauwkeuriger te voorspellen hoe het fenomeen de zeespiegel zou kunnen doen stijgen.

Groenland is de grootste smeltende ijskap in termen van afvloeiing van smeltwater die bijdraagt ​​​​aan de stijgende zeespiegel - en ten minste de helft van de zeespiegelstijging vanuit Groenland wordt veroorzaakt door smeltend ijs, zei Laurence C. Smith, een UCLA hoogleraar aardrijkskunde. (Dat is zelfs meer dan de hoeveelheid veroorzaakt door ijsafkalven, wanneer grote blokken ijs loskomen van de ijskap, ijsbergen vormen, die uiteindelijk in de zee smelten.)

Sinds 2012, een team onder leiding van Smith heeft verschillende keren de ijskap van Groenland bezocht, satellieten gebruiken, drones en geavanceerde sensoren om stroomsnelheden van smeltwaterrivieren boven op de gletsjers te volgen, en om hun stroomgebieden in kaart te brengen, waaronder de oppervlakten tussen de rivieren.

in 2015, Smith en een groep UCLA-afgestudeerde studenten en medewerkers concentreerden zich op een stroomgebied van 27 vierkante mijl, en ze ontdekten een belangrijk proces dat eerder was weggelaten uit berekeningen van klimaatmodellen. Een deel van het smeltwater van de meren en rivieren bovenop de gletsjers van de regio, die eindigen in grote zinkgaten die 'moulins' worden genoemd en die door de gletsjer naar beneden lopen, wordt opgeslagen en gevangen bovenop de gletsjer in een lage dichtheid, poreus "rot ijs."

"Ons is de eerste onafhankelijke poging om gegevens te verzamelen om direct de snelheid van afvloeiing van smeltwater vanaf de top van het ijs te meten, Smith zei. Het onderzoek van het team werd gefinancierd door NASA. "Onderzoekers, inclusief ons, hebben geprobeerd informatie te verzamelen met behulp van stromen vanaf de rand van het ijs, maar die metingen zijn problematisch voor het testen van klimaatmodellen."

Het team van Smith vond een discrepantie tussen de gegevens en de berekeningen van smeltwaterafvoer van vijf klimaatmodellen. De schattingen van die modellen waren 21 tot 58 procent hoger dan wat het team van Smith op het ijs heeft gemeten.

Dus nodigde Smith de wetenschappers die die modellen hebben gemaakt uit om met hem samen te werken. Samen, ze controleerden realtime statistieken van weerstations op het ijs om te bevestigen dat de gegevens in de klimaatmodellen correct waren - en ze ontdekten dat de berekeningen van de modellen nauwkeurig waren. Wat betekende dat de reis van het smeltwater over het ijsoppervlak complexer was dan eerder werd gedacht:de wetenschappers erkenden dat voordat het water via moulins door het ijs gaat, het kan poolen, voor onbepaalde tijd zitten of opnieuw invriezen in poreus ijs aan de oppervlakte, zei Smit.

"Na het elimineren van alle andere mogelijkheden, hebben we afgeleid dat de onenigheid in onze gegevens komt doordat zonlicht in het ijs dringt, waardoor ondergronds smelten en smeltwateropslag, zei Dirk van As, een co-auteur van de studie en een senior onderzoeker bij de Geological Survey of Denmark en Groenland. "En nu weten we dat dit gebeurt in de hogere regionen van de kale ijszone die grote delen van de ijskap bedekken.

"We weten nu dat de berekening van smeltwaterretentie in poreus ijs op de een of andere manier moet worden opgenomen, " hij zei.

Om rivierafvoer op het ijs te meten, Smith en zijn team pasten een techniek aan die normaal op het land wordt gebruikt. Werken in ploegen, ze verzamelden elk uur gegevens, de klok rond, gedurende drie dagen in juli 2015, de kou trotseren, wind en 20 uur per dag brandende zon. De onderzoekers gebruikten veiligheidsuitrusting om zich aan het ijs te verankeren en zichzelf te beschermen tegen het snelstromende water dat in gevaarlijke moulins stroomt, waar oppervlaktewater in het binnenste van de ijskap keldert.

Een van de vele logistieke uitdagingen was het bepalen hoe apparatuur moet worden opgesteld om rivierstroming te meten op een manier dat onderzoekers niet aan beide zijden van een rivier hoefden te worden geplaatst.

"Tenzij je een helikopter hebt, je kunt geen mensen aan weerszijden van een grote rivier op het ijs plaatsen, " zei Lincoln Pitcher, een UCLA-promovendus in geografie, die een manier bedacht om sensoren op hun plaats te houden na vallen en opstaan ​​op land en ijs. Ze moesten een stabiel en sterk systeem bedenken dat op zijn plaats zou blijven, ook al was het ijs om hen heen aan het smelten.

Studie co-auteur, Asa Rennermalm, hoogleraar geografie aan de Rutgers University-New Brunswick maakte deel uit van het veldteam.

"We gebruikten een apparaat genaamd Acoustic Doppler Current Profiler, die ontlading volgt op basis van geluid, "zei ze. "We bevestigden het aan een drijvend platform, en dat vervolgens aan touwen vastmaakte, die aan weerszijden van de ijsrivier aan palen waren bevestigd. We bewogen het platform 72 uur lang elk uur heen en weer over de rivier. Niemand heeft dat ooit eerder gedaan op de Groenlandse ijskap."

Van As zei dat het project bewees dat het combineren van expertise uit meerdere disciplines, waaronder meteorologie, oceanografie en hydrologie (de studie van de eigenschappen en beweging van water over land) - is essentieel om volledig te begrijpen hoe gletsjers en ijskappen reageren op het klimaatsysteem.

"Het is belangrijk dat hydrologen zoals Larry hun uitgebreide kennis op het gebied van glaciologie brengen, met behulp van benaderingen die nieuw zijn voor onze discipline, " hij zei.

In het algemeen, glaciologen zijn niet gewend te denken aan stroomgebieden op het ijs, zei Smit. De onregelmatigheden die deze stroomgebieden geven aan de timing en hoeveelheid smeltwater dat het ijs binnendringt, worden momenteel niet in aanmerking genomen in geofysische modellen van "ijsdynamiek, " betekent de snelheid en het ruimtelijke patroon van glijdend gletsjerijs terwijl het naar de zee beweegt.

"We nemen het zeer volwassen gebied van hydrologie van het landoppervlak, die zich bezighoudt met rivierstroming en stroomgebieden op het land, en het op de ijskap aanbrengen, dat typisch het wetenschappelijke domein van de geofysica van vast ijs was, " zei hij. "We moeten lenen van hydrologie omdat het ijsoppervlak meer een hydrologisch fenomeen wordt. En we kunnen deze tools uit een andere discipline nemen en toepassen en daadwerkelijk een conceptuele doorbraak hebben."

Smith en zijn team werken nu aan een onderzoek op basis van gegevens van een reis naar Groenland in 2016, toen ze een week lang stroomgebieden volgden en in het rotte ijs groeven.

Onder leiding van UCLA afgestudeerde student Matthew Cooper, de onderzoekers proberen beter uit te leggen hoe rot ijs water vasthoudt. Ze hebben het rotte ijs gevolgd tot een diepte van bijna 3 voet onder het oppervlak - een bevinding die wetenschappers die klimaatmodellen ontwikkelen zou kunnen helpen beter te begrijpen hoe ijskappen massa verliezen.

Onderdeel van Smith's missie in Groenland is het versterken van een nieuwe generatie hydrologen die zich graag willen aansluiten bij de frontlinie bij het volgen van de wereldwijde klimaatverandering.

"Klimaatverandering is voor mij geen nieuws op afstand meer, " zei Kang Yang, een voormalig UCLA postdoctoraal wetenschapper, die deel uitmaakte van het veldteam voor dit onderzoek. Nu een professor aan de Chinese Nanjing University, Yang zal samen met Smith blijven werken aan het in kaart brengen van de rivieren op de Groenlandse ijskap.