science >> Wetenschap >  >> Natuur

Kettingreactie van snel drainerende meren vormt een nieuw risico voor de Groenlandse ijskap

Het smelten van de Groenlandse ijskap vormt meren die in de zomer leeglopen. Krediet:Timo Lieber

Er is gevonden dat een groeiend netwerk van meren op de Groenlandse ijskap leegloopt in een kettingreactie die de stroom van de ijskap versnelt, haar stabiliteit bedreigt.

Onderzoekers uit het VK, Noorwegen, De VS en Zweden hebben een combinatie van 3D-computermodellering en waarnemingen in de echte wereld gebruikt om het voorheen onbekende, maar diepgaande dynamische gevolgen verbonden aan een groeiend aantal meren die zich op de Groenlandse ijskap vormen.

Elke zomer vormen zich meren op het oppervlak van de Groenlandse ijskap als het weer warmer wordt. Velen bestaan ​​al weken of maanden, maar in slechts een paar uur afvoeren door meer dan een kilometer ijs, enorme hoeveelheden water en warmte naar de basis van de ijskap overbrengen. De getroffen gebieden omvatten gevoelige gebieden van het binnenste van de ijskap waar de impact op de ijsstroom potentieel groot is.

Eerder, men dacht dat deze 'drainage events' geïsoleerde incidenten waren, maar het nieuwe onderzoek geleid door de Universiteit van Cambridge, laat zien dat de meren een enorm netwerk vormen en steeds meer met elkaar verbonden raken naarmate het weer warmer wordt. Wanneer een meer leegloopt, het water verspreidt zich snel onder de ijskap, die reageert door sneller te stromen. De snellere stroming opent nieuwe breuken aan de oppervlakte en deze breuken fungeren als leidingen voor de afwatering van andere meren. Dit zet een kettingreactie in gang die vele andere meren kan laten leeglopen, sommige zelfs 80 kilometer verderop.

Deze trapsgewijze gebeurtenissen - waaronder een geval waarbij 124 meren in slechts vijf dagen drooglegden - kunnen de ijsstroom tijdelijk met maar liefst 400% versnellen, waardoor de ijskap minder stabiel wordt, en verhoogt de snelheid van de bijbehorende zeespiegelstijging. De resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

De studie laat zien hoe krachten in de ijskap van de ene op de andere dag abrupt kunnen veranderen, waardoor vast ijs plotseling breekt. Het door het internationale team ontwikkelde model laat zien dat meren die zich in stabiele delen van de ijskap vormen, leeglopen wanneer breuken opengaan als reactie op een hoge trekkracht die inwerkt langs drainagepaden van water dat onder de ijskap stroomt wanneer andere meren ver weg wegvloeien.

"Dit groeiende netwerk van smeltmeren, die zich momenteel meer dan 100 kilometer landinwaarts uitstrekt en hoogtes bereikt van 2, 000 meter boven zeeniveau, vormt een bedreiging voor de stabiliteit van de Groenlandse ijskap op lange termijn, " zei hoofdauteur Dr Poul Christoffersen, van het Scott Polar Research Institute in Cambridge. "Deze ijskap, die 1,7 miljoen vierkante kilometer beslaat, was 25 jaar geleden relatief stabiel, maar verliest nu elke dag een miljard ton ijs. Dit veroorzaakt één millimeter wereldwijde zeespiegelstijging per jaar, een snelheid die veel sneller is dan wat slechts een paar jaar geleden werd voorspeld."

Wetenschappers abseilen in een grote breuk veroorzaakt door een drooggelegd meer op de Groenlandse ijskap. Krediet:Samuel Doyle

De studie wijkt af van de huidige consensus dat meren die zich op grote hoogte op de Groenlandse ijskap vormen, slechts een beperkt potentieel hebben om de stroming van de ijskap te beïnvloeden naarmate het klimaat opwarmt. overwegende dat in het laatste rapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering werd geconcludeerd dat oppervlaktesmeltwater, hoewel overvloedig, heeft geen invloed op de stroming van de ijskap, de studie suggereert dat smeltwater dat via drainerende meren aan de basis van de ijskap wordt afgeleverd, in feite episodes van aanhoudende versnelling drijft die zich veel verder naar het binnenste van de ijskap uitstrekken dan eerder werd gedacht.

"De overdracht van water en warmte van het oppervlak naar het bed kan extreem snel escaleren door een kettingreactie, " zei Christoffersen. "In één geval vonden we op één na alle van de 59 waargenomen meren drooggelegd in een enkele waterval. De meeste smeltmeren stromen op deze dynamische manier weg."

Hoewel de afgifte van kleine hoeveelheden smeltwater aan de basis van de ijskap de stroming van de ijskap lokaal alleen maar vergroot, het onderzoek laat zien dat de reactie van de ijskap kan intensiveren door domino-effecten.

Wanneer een enkel meer leegloopt, de ijsstroom versnelt tijdelijk langs het pad dat wordt afgelegd door water dat langs de bodem van de ijskap stroomt. Meren die zich in stabiele bassins langs dit pad bevinden, lopen leeg wanneer het verlies van wrijving langs de bodem tijdelijk krachten overbrengt naar het oppervlak van de ijskap, waardoor breuken ontstaan ​​onder andere meren, die dan ook leeglopen.

"De transformatie van krachten binnen de ijskap wanneer meren leeglopen is plotseling en dramatisch, " zei co-auteur dr. Marion Bougamont, ook van het Scott Polar Research Institute. "Meren die in het ene gebied afvloeien, veroorzaken breuken die ervoor zorgen dat meer meren ergens anders wegvloeien. Het klopt allemaal als je kijkt naar de paden van water onder het ijs."

De studie maakte gebruik van satellietbeelden met een hoge resolutie om te bevestigen dat breuken op het oppervlak van de ijskap opengaan wanneer er een cascadering van het meer optreedt. "Dit aspect van ons werk is behoorlijk verontrustend, "zei Christoffersen. "We vonden duidelijk bewijs van deze spleten bij 1, 800 meter boven zeeniveau en tot 135 kilometer landinwaarts vanaf de ijsrand. Dit is veel verder landinwaarts dan eerder voor mogelijk werd gehouden."

Hoewel volledig verlies van al het ijs op Groenland deze eeuw uiterst onwaarschijnlijk blijft, de zeer dynamische manier waarop de ijskap reageert op het veranderende klimaat op aarde onderstreept duidelijk de dringende noodzaak van een wereldwijd akkoord dat de uitstoot van broeikasgassen zal verminderen.