De donkere zone van de Groenlandse ijskap is een groot aaneengesloten gebied op de westelijke flank van de ijskap; het is zo'n 400 kilometer breed en strekt zich ongeveer 100 kilometer uit vanaf de rand van het ijs.

Sommige eerdere theorieën hebben deze verdonkering toegeschreven aan water op de ijskap - vaak gezien als opvallend saffierblauwe vijvers, rivieren en meren. Maar een nieuwe studie in Natuurcommunicatie biedt een nieuwe hypothese op basis van het karakter van de onzuiverheden op het ijsoppervlak zelf.

"Wat we laten zien is dat de Dark Zone is bedekt met een fijn verdeelde laag stof, en zwarte koolstof, die voeding leveren aan donkergekleurde algen. Dit zijn de belangrijkste oorzaken van de verduistering." zegt professor Alun Hubbard, de co-auteur van de studie en professor bij CAGE-Centre for Arctic Gas Hydrate, Milieu en klimaat bij UiT The Arctic University of Norway.

Een vuilband in de smeltzone

De Dark Zone is een letterlijk vuile gordel van het smeltgebied – de ablatiezone – van de ijskap. Hoe donkerder deze ablatiezone is, hoe meer zonne-energie het absorbeert, en hoe sneller het ijs smelt.

Albedo is een maat voor de reflectie van de ijskap. Het is de belangrijkste factor die bepaalt hoeveel binnenkomende zonnestraling wordt gebruikt om het ijs te smelten en is de belangrijkste positieve feedback in de Arctische klimaatverandering. Helder witte oppervlakken, zoals sneeuw of puur ijs, reflecteren de energie van de zon, maar donkere oppervlakken absorberen het.

"Het feit dat een groot deel van de westelijke flank van de Groenlandse ijskap donker is geworden, betekent dat de smelt tot vijf keer zo groot is als bij een schitterend sneeuwoppervlak", zegt Hubbard.

Algen – een grote speler

De ijsalgen lijken een van de belangrijkste spelers in dit plan te zijn - zelfs de lichte stijging van de atmosferische temperatuur en de productie van vloeibaar water lijkt algenkolonisatie over het ijsoppervlak te bevorderen.

"De algen hebben voedingsstoffen en voedsel nodig, in wezen stof, organische koolstof, en water. In de zomer, deze zijn er in overvloed en de algenbloei neemt toe. Omdat algen donker van kleur zijn, versterken ze de donkere zone. Daardoor krijg je een positief feedback-effect waarbij de ijskap nog meer zonnestraling absorbeert en nog meer smelt."

Innovatieve drone-studie

De donkere zone van de Groenlandse ijskap is enorm en werd eerder waargenomen door satellieten zoals MODIS. Maar voor deze studie gebruikten de wetenschappers relatief bescheiden drones - of onbemande luchtvaartuigen (UAV) - om de verduisterde ijsgordel in ongekend detail te onderzoeken.

Hoewel satellietgegevens geweldig zijn voor het grote beeld van wat er gebeurt op de hele Groenlandse ijskap, ze werken alleen bij echt grove pixelresoluties.

"Als we het vergelijken met camerapixels, zelfs de beste satellieten voor het in beeld brengen van ijskappen hebben een resolutie van tientallen meters. Ze kunnen de details van wat er op de grond gebeurt niet zien. Onze fixed-wing UAV's kunnen honderden foto's maken met pixelresoluties op centimeterschaal met een bereik van honderden kilometers", zegt Hubbard.

Wetenschappers konden tot in detail zien waaruit de donkere zone bestaat. In werkelijkheid, dit UAV-onderzoek over de ablatiezone van de ijskap overbrugt perfect de kloof tussen mensen op de grond die bestuderen wat zich onder hun voeten bevindt in slechts één deel van de ijskap, en de satellietgegevens die laten zien wat er over de hele ijskap gebeurt.

"Het UAV-onderzoek, met zijn verbazingwekkende details, stelt ons in staat om alle verschillende oppervlaktetypes en onzuiverheden in de hele donkere zone te identificeren en te karakteriseren, niet slechts een klein lokaal klein deel ervan."