De Pine Island-gletsjer in West-Antarctica is niet alleen een van de snelststromende ijsstromen op het zuidelijk halfrond; in de afgelopen 11 jaar, vier grote ijsbergen hebben gekalfd van zijn drijvende tong. In februari 2017, Onderzoekers aan boord van de Duitse onderzoeksijsbreker Polarstern hebben met succes een gebied op de zeebodem in kaart gebracht dat voorheen bedekt was met plankijs. Een vergelijking van deze nieuwe kaarten met satellietbeelden van de ijsstroom onthult waarom de gletsjer zich plotseling terugtrok naar de kust:op belangrijke punten, het contact met de grond had verloren, zoals de experts rapporteren in het online tijdschrift De cryosfeer , een tijdschrift van de European Geosciences Union.

Met een stroomsnelheid van vier kilometer per jaar, De Pine Island-gletsjer van West-Antarctica is een van de snelststromende ijsstromen op het zuidelijk halfrond. Samen met de naburige gletsjers, elk jaar transporteert de tot 50 kilometer brede ijsstroom meer dan 300 gigaton ijs van het achterland naar de Amundsenzee, en is verantwoordelijk voor vijf tot tien procent van de wereldwijde zeespiegelstijging. Wetenschappers hebben de oorzaak van dit snelle ijsverlies al vastgesteld:sinds de jaren veertig warme watermassa's, die aftakken van de Antarctische Circumpolaire Stroom, hebben hun weg gevonden onder het drijvende deel van de gletsjer, het smelten van wat wordt aangeduid als de ijsplaat van onderaf. Als resultaat, de ijstong, die momenteel ca. 55 kilometer lang, heeft de afgelopen kwart eeuw ongeveer 5,3 meter dikte per jaar verloren.

Dat gezegd hebbende, wat onduidelijk bleef, was waarom, ondanks dit aanhoudende smelten, Het afkalffront van de Pine Island Glacier had zich nauwelijks teruggetrokken sinds het begin van de waarneming in 1947. Toen in 2015, een afkalvingsgebeurtenis verschoof de rand van de ijsplaat 20 kilometer dichter bij de kust en verminderde de totale oppervlakte van de drijvende ijstong tot ongeveer 470 vierkante kilometer.

"De richting en snelheid van de stroom van een bepaalde gletsjer hangen voornamelijk af van de topografie van de grond eronder. Maar voor de meeste ijsplaten in Antarctica, we weten heel weinig over de kenmerken van de onderliggende zeebodem. Als zodanig, onze Polarstern-expeditie in februari 2017 was een ongekende kans om 370 vierkante kilometer van een gebied in kaart te brengen dat voorheen grotendeels bedekt was door de ijsplaat van de Pine Island-gletsjer, " zegt eerste auteur Dr. Jan Erik Arndt van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Centrum voor Polair en Marien Onderzoek (AWI) in Bremerhaven. Met behulp van multibeam echosounders, Arndt en zijn collega's waren in staat om de zeebodem nauwkeurig in kaart te brengen.

Onderzeese bergen hielden het ijs tegen

De nieuwe kaarten van de oceaanbodem in Pine Island Bay, dat is overwegend 800 tot 1, 000 meter diep, onthullen een voorheen niet in kaart gebrachte onderzeese bergkam en twee bergen, waarvan de toppen reiken tot een waterdiepte van 370 meter. De meer dan 400 meter dikke ijsplaat van de Pine Island-gletsjer moet tientallen jaren op de bergkam hebben gestaan, zoals de satellietbeelden van de gletsjer verzameld door de onderzoekers - die dateren uit 2002 - bevestigen. Op de oudere afbeeldingen stijgingen in het ijsoppervlak kunnen precies op die punten worden geïdentificeerd waar de toppen van de bergkam zich direct onder de ijsplaat bevinden. "Maar na 2006 deze oriëntatiepunten zijn nergens te bekennen. Tegen die tijd, het ijsplateau moet van onderaf zo sterk zijn gesmolten dat het ofwel te licht was om enige indruk op het ijsoppervlak te maken, of de ijskap moet het contact met de bergen eronder al verloren hebben, " zegt co-auteur Dr. Karsten Gohl van de AWI.

Wanneer een ijsplaat het contact met dergelijke obstakels verliest (bekend als "pinning points"), de ijsstroom reageert alsof iemand plotseling een gigantische rem heeft losgelaten. Met niets meer om hen te stoppen, de ijsmassa's stromen snel naar zee - dat is tenminste de theorie. Met behulp van de tijdreeksen van satellietbeelden voor de Pine Island-gletsjer, de onderzoekers konden dit proefschrift nu stap voor stap testen. Tot hun grote verbazing daarbij bepaalden ze dat onderzeese hoogtes niet alleen ijsplaten stabiliseren als gigantische remmen; in sommige gevallen, deze bergen kunnen ook het afkalven veroorzaken, bijvoorbeeld wanneer het afkalffront oprukt, waardoor het met volle kracht tegen een berg botst.

Dat moet zijn gebeurd tijdens een afkalfevenement in 2007. Zoals de satellietbeelden laten zien, toen kwam de rand van de ijsplaat van de Pine Island-gletsjer in botsing met een van de nieuw ontdekte bergen, het zo hard raken dat er scheuren in het oppervlak van het ijs ontstonden. Toen een van de scheuren uiteindelijk te groot werd, het hele oppervlak van de ijsplaat brak af.

Het verhaal was vergelijkbaar, zij het minder dramatisch, met de ijsberg die in 2015 afkalfde een paar weken later in verschillende stukken breken. Het grootste stuk bleef bijna een jaar lang vastzitten op de onderzeeërrug, keer op keer met de klok mee draaien tot de combinatie van oceaanstromingen, wind en smelten brak het los. De onderzoekers vermoeden dat, net als in 2007, het herhaalde contact van de ijsplaat met de nok heeft uiteindelijk geleid tot het afkalven.

De ijsplaat heeft nu weer voet aan de grond

"De ongeveer 50 kilometer lange rand van de ijsplaat van de Pine Island-gletsjer loopt momenteel tussen een eiland in het noorden en een andere gletsjer in het zuiden, die het ijs weer een steuntje in de rug geven, " zegt Jan Erik Arndt. Als het smelten aan de onderkant doorgaat, op een gegeven moment kan het proces de ijsplaat zo dun maken dat deze instabiel wordt; echter, zoals de onderzoekers melden, met een ijsdikte van ongeveer 400 meter aan het afkalffront, zover zijn we nog niet.

De bathymetrische kaarten van de zeebodem in Pine Island Bay en de resultaten van de beeldanalyses kunnen nu worden ingevoerd in computermodellen van de West-Antarctische ijskap, helpen nauwkeurigere simulaties te produceren.