De ijskap van Antarctica bevat genoeg ijs om de zeespiegel wereldwijd met ongeveer 180 voet te verhogen als het allemaal zou smelten. Maar dramatisch, opvallende veranderingen aan de drijvende ijsplaten van Antarctica, zoals het afkalven van ijsbergen, worden vaak uitgelicht in het nieuws zonder een besef van een langetermijncontext of een duidelijk verband met de oorzaak van de veranderingen.

Antarctica verliest steeds sneller landijs, en de huidige waarnemingen suggereren dat het tegen het midden van deze eeuw de grootste bijdrage zal leveren aan de zeespiegelstijging. Het begrijpen van variaties in de hoogte van de Antarctische ijsplaten - de drijvende randen van de ijskap van het continent - kan ons vertellen hoe en waarom Antarctica verandert, en wat dat zou kunnen betekenen voor de toekomstige zeespiegel.

We bestuderen veranderingen in Antarctische ijsplaten, samen met onze collega Laurie Padman van Earth &Space Research, een non-profit instituut in Seattle. Een van ons, Helen Amanda Fricker, bijgedragen aan twee artikelen in een speciale uitgave van het tijdschrift Nature waarin de huidige kennis van de toestand van Antarctica wordt samengebracht. Dit is wat we zien gebeuren.

IJsplateaus houden het geaarde ijs tegen

Antarctische ijsplaten bieden mechanische ondersteuning om de ijsstroom van het continent naar de oceaan tegen te houden, het tempo van het massaverlies van de enorme ijskap reguleren. Wetenschappers noemen dit proces "steunen, "Omdat het op dezelfde manier werkt als een architecturale steunpilaar die voorkomt dat een gebouw instort.

Het verminderen van de massa van een ijsplaat draagt ​​niet direct bij aan zeespiegelstijging, aangezien dit ijs al op de oceaan drijft, maar het bevordert een snellere afvoer van geaard ijs, waardoor de zeespiegel stijgt. Om te begrijpen hoe Antarctisch massaverlies varieert, we moeten begrijpen hoe ijsplaten groeien en krimpen.

IJsplaten winnen voornamelijk aan massa door ijs dat uit het continent stroomt en lokale sneeuwval op hun oppervlak. Ze verliezen massa voornamelijk door het smelten door de oceaan en door het afkalven van ijsbergen.

Antarctica heeft meer dan 300 ijsplaten, en de netto verandering in hun massa is een delicaat evenwicht tussen winsten en verliezen. Om dit evenwicht te bepalen, moet u begrijpen hoe ijs, oceaan, en atmosfeer werken samen om veranderingen rond Antarctica te stimuleren. Klimaatverandering zal het algehele evenwicht tussen winsten en verliezen veranderen, en zal de toekomst van het ijsverlies van Antarctica bepalen.

De cruciale rol van satellieten

De kleine ijsplaten van Antarctica zijn ongeveer zo groot als kleine steden, en de grootste is de grootte van Spanje. Het totale ijsplateau is ongeveer 1,5 miljoen vierkante kilometer (580, 000 vierkante mijl), ongeveer zo groot als Mongolië. De enige haalbare manier om veranderingen in hun massa routinematig te volgen, is met satellieten.

Sinds de lancering van Landsat 1 in 1972, satellietgegevens hebben ons veel geleerd over de ijskap, inclusief de grootschalige structuur, oppervlakte-eigenschappen en stroomsnelheden. Een recente synthese combineerde 150 onafhankelijke schattingen van het massaverlies van de ijskap uit satellietgegevens en atmosferische modellen om aan te tonen dat de ijskap elk jaar meer massa aan de oceaan verliest. De grootste veranderingen hebben plaatsgevonden op plaatsen waar ijsplaten dunner of ingestort zijn.

Enkele satellietmissies duren doorgaans slechts vijf tot tien jaar, maar we kunnen gegevens van opeenvolgende missies samenvoegen om de lengte van het record te vergroten. Dit helpt ons om langetermijntrends te scheiden van natuurlijke klimaatvariabiliteit en om processen te ontrafelen die veranderingen rond de randen van Antarctica veroorzaken.

De European Space Agency (ESA) heeft sinds 1992 vier ijswaarnemingssatellieten gelanceerd. met radarhoogtemeters om de afstand tussen de satelliet en het aardoppervlak eronder nauwkeurig te bepalen. Deze gegevens hebben nu een continue tijdreeks van variaties in de hoogte van het ijsplateau opgeleverd sinds het begin van de jaren negentig. Door gemeten stijgingen en dalingen in oppervlaktehoogte te combineren met de nieuwste generatie klimaatmodellen om te concluderen hoe de atmosfeer is veranderd, we kunnen inschatten hoeveel massa een ijsplaat kan verliezen aan de oceaan.

El Niño en La Niña tasten ijsplaten aan

De sector van de Stille Oceaan van de Antarctische ijskap ervaart uitzonderlijk veel massaverlies. Deze sector bevat de snel veranderende Thwaites-gletsjer, dat is de focus van een nieuw groot onderzoeksinitiatief tussen de Amerikaanse National Science Foundation en de National Environmental Research Council van het Verenigd Koninkrijk.

Het 23-jarige hoogtemeterrecord onthulde langdurig massaverlies in de ijsplaten in de Stille Oceaan. Nadere analyse van deze gegevens toonde aan dat bovendien de El Niño/Zuidelijke Oscillatie (ENSO) - een periodieke variatie in de temperatuur van het zeeoppervlak en de druk boven de tropische oostelijke Stille Oceaan - veroorzaakte extra fluctuaties in hoogteveranderingen.

Sterke El Niño-evenementen, die typisch warmer oceaanwater brengen en meer neerslag, meer sneeuwval over deze ijsplaten. Maar ze verhogen ook het door de oceaan aangedreven smelten, het verwijderen van ijs van de bodem van het ijsplateau. Omdat sneeuw minder dicht is dan vast ijs, massa verloren door smelten groter is dan die toegevoegd door sneeuwval. Het resultaat is dat de totale ijsplaatmassa, en vandaar zijn ondersteunend vermogen, daadwerkelijk afneemt tijdens El Niño-evenementen, hoewel de hoogte van de ijsplaat kan toenemen.

Het tegenovergestelde gebeurt tijdens La Niñas, de teller van El Niño, waar tropische oceaanwateren afkoelen. Wetenschappers verwachten dat de totale neerslag en de frequentie van extreme ENSO-gebeurtenissen zullen toenemen naarmate de atmosfeer van de aarde opwarmt, wat inhoudt dat ook de jaarlijkse fluctuaties in dikte en massa van ijsplaten zullen toenemen.

Atmosferische omstandigheden beïnvloeden het Antarctisch Schiereiland

Een regio verder naar het noorden op Antarctica, het Antarctisch Schiereiland, heeft de afgelopen drie decennia opzienbarende veranderingen doorgemaakt. Hier zijn verschillende ijsplaten catastrofaal ingestort door de opwarming van de atmosfeer. Wetenschappers zien dit als een kanarie in de kolenmijn:soortgelijke opwarmingsgebeurtenissen kunnen de ineenstorting van meer zuidelijke ijsplaten veroorzaken, die een grotere rol kunnen spelen bij toekomstige zeespiegelstijging.

Uitgebreide berichtgeving in de pers over het afkalven van een ijsberg ter grootte van Delaware van Larsen C Ice Shelf in 2017 heeft dergelijke zorgen verergerd. Echter, in een recent onderzoek hebben we aangetoond dat de hoogte van de resterende ijsplaten op het Antarctisch Schiereiland in de regio sinds 2009 is toegenomen. Met behulp van atmosferische modellen ondersteund door veldwaarnemingen, we hebben dit hoogteherstel gekoppeld aan een regionale afkoeling die meerdere jaren aanhield en het afsmelten van het oppervlak in de zomer verminderde. Het grote afkalven was waarschijnlijk een normaal proces van massaverlies, vergelijkbaar met een grotere gebeurtenis in 1986. Er is tot nu toe geen duidelijke aanwijzing dat Larsen C op instorten staat.

De rol van de atmosfeer is slechts een deel van dit verhaal. Na het verwijderen van het effect van hogere luchttemperaturen, we ontdekten dat de oceaan de bases van de ijsplaten bleef smelten met een snelheid die de weegschaal deed doorslaan in de richting van netto massaverlies. In feite, we ontdekten dat de atmosfeer onlangs een stabiliserende rol speelde, terwijl de oceaan een voortdurende destabiliserende invloed uitoefent, benadrukt het complexe samenspel tussen de atmosfeer, ijs en oceaan rond Antarctica.

Nieuwe satellieten zullen meer inzicht geven

Met bestaande gegevens, wetenschappers kunnen beginnen met het ontcijferen van de fijne kneepjes van de evolutie van de ijsplaat om ons begrip te verbeteren van wat de massaveranderingen en stabiliteit van de ijsplaat beïnvloedt.

Satellieten hebben aangetoond dat de ijsplaten in het algemeen kleiner worden als gevolg van het toegenomen smelten door de oceaan. Naast de algemene trend, signalen die overeenkomen met atmosferische en oceanische processen worden duidelijk, zoals invloeden van El Niño en La Niña cycli in de tropen en lokale atmosferische veranderingen.

Naarmate het satellietrecord langer wordt met de lancering van nieuwe polaire satellieten zoals NASA's ICESat-2 in september 2018 en NISAR in 2020, wetenschappers verwachten het punt te bereiken waarop we deze processen met vertrouwen kunnen opnemen in modellen van ijskapreacties op klimaatveranderingen, die de projecties van toekomstige zeespiegelstijging zullen verbeteren.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.