Berichten over de snel smeltende West-Antarctische ijskap verwijzen vaak naar hoeveel het smelten zou kunnen bijdragen aan de wereldwijde zeespiegel - alsof smeltwater de oceaan gelijkmatig doet stijgen, als een gootsteen die zich vult. De realiteit is heel anders. Water uit West-Antarctica zal de zeespiegel in Los Angeles en Miami meer doen stijgen dan in Rio de Janeiro, bijvoorbeeld, ook al ligt Brazilië duizenden kilometers dichter bij Antarctica dan de Verenigde Staten.

Hoe weten we? Wetenschappers hebben dit oceaanpatroon voor het eerst waargenomen met behulp van gegevens van de satellietmissie Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) van NASA, die afgelopen oktober eindigde na 15 jaar in bedrijf te zijn geweest. Wanneer de NASA/German Research Center for Geosciences GRACE Follow-On (GRACE-FO) missie volgende maand wordt gelanceerd vanaf de Vandenberg Air Force Base in Centraal-Californië, het zal de taak op zich nemen om smeltend poolijs te monitoren. Dat geeft wetenschappers een nieuwe kans om enkele van de vele processen te begrijpen die leiden tot verschillende snelheden van zeespiegelstijging aan verschillende kustlijnen. Aangezien de afvoer van smeltende ijskappen en gletsjers momenteel goed is voor ongeveer tweederde van de wereldwijde zeespiegelstijging, het begrijpen van deze smeltgerelateerde processen is een cruciaal onderdeel van het begrijpen van zeespiegelverandering op regionale schaal.

De aantrekkingskracht van een ijskap trekt zeewater uit de nabijgelegen oceanen aan en zorgt ervoor dat het zich langs de kustlijnen ophoopt. Als de ijskap smelt en massa verliest, de zwaartekracht wordt verminderd, waardoor de zeespiegel in de buurt daalt. Tegelijkertijd, het extra smeltwater in de oceaan veroorzaakt zeespiegelstijging, maar het stijgt verder weg van de smeltbron. De dalende zeespiegel bij de ijskap en de stijgende zeespiegel verder weg zijn met elkaar verbonden als de stijgende en dalende uiteinden van een wip. Omdat elke ijskap en gletsjer een unieke locatie en grootte heeft, elk creëert een ander wippatroon, zo individueel als een vingerafdruk.

Wetenschappers hadden getheoretiseerd dat deze vingerafdrukpatronen bestonden, maar ze werden pas in september 2017 voor het eerst waargenomen met behulp van GRACE-gegevens.

De vingerafdrukken van Groenland en Antarctica reiken tot over de evenaar, zodat landmassa's op lage en gemiddelde breedtegraden worden beïnvloed door smelten uit beide regio's. Deze kustlijnen kunnen sterker worden beïnvloed door het ijsverlies op het andere halfrond. New York, bijvoorbeeld, ervaart iets meer zeespiegelstijging door het smelten van ijs op Antarctica dan door Groenland. Of voor een extreem voorbeeld, Het ijsverlies van Groenland draagt ​​momenteel naar schatting 12 keer zoveel bij aan de zeespiegelstijging in Kaapstad, Zuid-Afrika, dan het is voor de stijgende zeeën in Londen, ook al is Londen 8, 000 mijl dichter bij Groenland.

Hoe GRACE-FO werkt

GRACE-FO, zoals GENADE, is ontworpen om maandelijkse veranderingen in zwaartekracht te meten die het gevolg zijn van veranderingen in de massa op aarde onder de in een baan om de aarde draaiende satellieten. Meer dan 99 procent van de gemiddelde zwaartekracht van de aarde verandert niet van maand tot maand, omdat het te wijten is aan de vaste aarde zelf - het oppervlak en het interieur. Water, echter, beweegt bijna overal continu:regen valt, oceaanstromingen stromen, ijs smelt enzovoort. Terwijl de twee GRACE-FO-satellieten in een baan om de aarde draaien, de een volgt de ander op de voet, deze bewegende massa's veranderen de zwaartekracht onder de twee satellieten, de afstand tussen hen zeer licht wijzigen. De registratie van deze veranderingen wordt geanalyseerd om maandelijkse kaarten te maken van de variaties en herverdeling van de massa van de aarde nabij het oppervlak.

Afdrukken onder het aardoppervlak

Een ander effect van de veranderende massa van smeltend ijs heeft niet alleen te maken met recent ijsverlies, maar ook met de afsmelting op continentale schaal die rond 6 uur eindigde, 000 jaar geleden. Die oude gebeurtenis heeft nog steeds gevolgen voor de zeespiegel aan de kusten van vandaag.

Frank Webb van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, de projectwetenschapper voor GRACE-FO, gebruikte de analogie van traagschuim om dit effect te beschrijven. "Als je op een traagschuimbed ligt, je zakt erin weg. Als je opstaat, het kaatst terug, langzaam. Er kan een kleine uitstulping zijn rond waar u lag." Op dezelfde manier, een ijskap drukt op de stroperige mantellaag van de aarde, ongeveer 50 mijl onder het oppervlak. over millennia, het zware ijs duwt de oppervlaktelaag naar beneden in de mantel, en mantelmateriaal puilt elders uit. Als een ijskap smelt, de mantel stroomt terug in de omgekeerde richting, in een proces dat zich millennia lang afspeelt nadat het ijs is verdwenen.

De Noord-Amerikaanse tektonische plaat herstelt zich nog steeds van het massaverlies aan het einde van de laatste ijstijd. In die tijd, het huidige Canada en Groenland werden begraven onder dik ijs, terwijl het grootste deel van wat nu de Verenigde Staten is, ijsvrij bleef. De mantel stroomde weg van onder Canada en puilde uit onder de Verenigde Staten. Vandaag, als de stroom in de tegenovergestelde richting beweegt, de Amerikaanse kant van de Noord-Amerikaanse plaat zakt heel langzaam weg, en Canada stijgt.

Zelfs als er geen andere veranderingen zouden plaatsvinden in de oceanen van vandaag, deze op-en-neer bewegingen van de vaste aarde zouden ertoe leiden dat de zeespiegel verandert aan de Amerikaanse oostkust van vandaag. Zoals het is, ze dragen bij aan of gaan andere invloeden op zeeniveau tegen.

Het komt neer op

Sinds de oorspronkelijke GRACE-missie gelanceerd in 2002, de metingen hebben aangetoond dat Groenland gemiddeld ongeveer 280 gigaton ijs per jaar verliest, en Antarctische verliezen bedragen bijna 120 gigaton per jaar. (Een gigaton water zou ongeveer 400 vullen, 000 olympische zwembaden.) Uit de gegevens bleek ook dat het verliespercentage van 2003 tot 2013 met ongeveer 25 gigaton per jaar in Groenland, en 11 gigaton per jaar per jaar op Antarctica. Hoewel er nog aanzienlijke onzekerheden bestaan, de metingen van GRACE van de afgelopen 15 jaar maken wetenschappers en planners bezorgd dat de zeespiegelstijging tegen het einde van de eeuw in voet in plaats van inches zal worden gemeten.

gecombineerd, deze andere effecten van zwaartekrachtveranderingen als ijs smelt in Groenland en Antarctica kunnen 25 tot 50 procent toevoegen of aftrekken van een regionale verandering in de zeespiegel die wordt veroorzaakt door alleen smeltend ijs.

Over al deze processen blijven vragen. Bijvoorbeeld, hoeveel natuurlijke variatie is er in de snelheid van ijsverlies die we momenteel waarnemen? Hoe interageert ijsverlies in sommige regio's met natuurlijke klimaatpatronen zoals El Niño? Terwijl 15 jaar hoogwaardige, wereldwijde en bijna ononderbroken gegevens van GRACE hebben al een overvloed aan ontdekkingen opgeleverd, het langere gegevensrecord van GRACE-FO is essentieel om het signaal van klimaatevolutie op lange termijn te onderscheiden van kortetermijneffecten van deze terugkerende klimaatpatronen.