Een gigantische holte - tweederde van de oppervlakte van Manhattan en bijna 1, 300 meter hoog - groeien op de bodem van de Thwaites-gletsjer in West-Antarctica is een van de vele verontrustende ontdekkingen die zijn gerapporteerd in een nieuwe NASA-geleide studie van de uiteenvallende gletsjer. De bevindingen benadrukken de noodzaak van gedetailleerde observaties van de onderkant van de Antarctische gletsjers bij het berekenen van hoe snel de wereldwijde zeespiegel zal stijgen als reactie op klimaatverandering.

Onderzoekers verwachtten enkele openingen tussen ijs en gesteente op de bodem van Thwaites waar oceaanwater naar binnen zou kunnen stromen en de gletsjer van onderaf zou kunnen smelten. De grootte en explosieve groeisnelheid van het pas ontdekte gat, echter, verraste hen. Het is groot genoeg om 14 miljard ton ijs te bevatten, en het meeste van dat ijs is de afgelopen drie jaar gesmolten.

"We vermoeden al jaren dat Thwaites niet stevig vastzat aan het gesteente eronder, " zei Eric Rignot van de Universiteit van Californië, Irvine, en NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. Rignot is een co-auteur van de nieuwe studie, die vandaag werd gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang . "Dankzij een nieuwe generatie satellieten, we kunnen eindelijk de details zien, " hij zei.

De holte werd onthuld door ijsdoordringende radar in NASA's Operation IceBridge, een luchtlandingscampagne die in 2010 begint en verbanden tussen de poolgebieden en het mondiale klimaat bestudeert. De onderzoekers gebruikten ook gegevens van een constellatie van Italiaanse en Duitse synthetische apertuurradars in de ruimte. Deze gegevens met een zeer hoge resolutie kunnen worden verwerkt door een techniek die radarinterferometrie wordt genoemd om te onthullen hoe het grondoppervlak eronder tussen de afbeeldingen is verplaatst.

"[De grootte van] een holte onder een gletsjer speelt een belangrijke rol bij het smelten, " zei de hoofdauteur van de studie, Pietro Milillo van JPL. "Naarmate er meer warmte en water onder de gletsjer komen, het smelt sneller."

Numerieke modellen van ijskappen gebruiken een vaste vorm om een ​​holte onder het ijs weer te geven, in plaats van de holte te laten veranderen en groeien. De nieuwe ontdekking houdt in dat deze beperking er waarschijnlijk toe leidt dat die modellen onderschatten hoe snel Thwaites ijs verliest.

Ongeveer zo groot als Florida, Thwaites Glacier is momenteel verantwoordelijk voor ongeveer 4 procent van de wereldwijde zeespiegelstijging. Het bevat genoeg ijs om de wereldoceaan iets meer dan 2 voet (65 centimeter) te verhogen en stopt naburige gletsjers die de zeespiegel nog eens 2,4 meter zouden verhogen als al het ijs verloren zou gaan.

Thwaites is een van de moeilijkst bereikbare plaatsen op aarde, maar het staat op het punt bekender te worden dan ooit tevoren. De Amerikaanse National Science Foundation en de British National Environmental Research Council zetten een vijfjarig veldproject op om de meest kritische vragen over de processen en functies te beantwoorden. De International Thwaites Glacier Collaboration begint haar veldexperimenten in de zomer van 2019-20 op het zuidelijk halfrond.

Hoe wetenschappers ijsverlies meten

Er is geen manier om de Antarctische gletsjers op de lange termijn vanaf de grond te volgen. In plaats daarvan, wetenschappers gebruiken satelliet- of luchtinstrumentgegevens om kenmerken te observeren die veranderen als een gletsjer smelt, zoals de stroomsnelheid en oppervlaktehoogte.

Een ander veranderend kenmerk is de aardingslijn van een gletsjer - de plaats aan de rand van het continent waar hij van zijn bedding opstijgt en op zeewater begint te drijven. Veel Antarctische gletsjers strekken zich mijlenver voorbij hun aardingslijnen uit, drijvend over de open oceaan.

Net zoals een geaarde boot weer kan drijven wanneer het gewicht van zijn lading is verwijderd, een gletsjer die ijsgewicht verliest, kan over het land drijven waar hij vroeger bleef plakken. Wanneer dit gebeurt, de aardingslijn trekt zich landinwaarts terug. Dat stelt meer van de onderkant van een gletsjer bloot aan zeewater, waardoor de kans groter wordt dat de smeltsnelheid zal versnellen.

Een onregelmatige retraite

Voor Thwaites, "We ontdekken verschillende mechanismen van terugtrekking, "Zei Millilo. Verschillende processen op verschillende delen van de 100 mijl lange (160 kilometer lange) voorkant van de gletsjer zorgen ervoor dat de snelheid van het terugtrekken van de grondlijn en van het ijsverlies niet synchroon loopt.

De enorme holte bevindt zich onder de hoofdstam van de gletsjer aan de westkant - de kant verder van het West-Antarctisch Schiereiland. In deze regio, als het tij stijgt en daalt, de aardingslijn trekt zich terug en gaat verder over een zone van ongeveer 2 tot 3 mijl (3 tot 5 kilometer). De gletsjer komt sinds 1992 los van een richel in het gesteente met een constante snelheid van ongeveer 0,4 tot 0,5 mijl (0,6 tot 0,8 kilometer) per jaar. Ondanks deze stabiele snelheid van terugtrekken van de grondlijn, de smeltsnelheid aan deze kant van de gletsjer is extreem hoog.

"Aan de oostkant van de gletsjer, de terugtrekking van de aardingslijn verloopt via kleine kanalen, misschien een kilometer breed, als vingers die onder de gletsjer reiken om hem van onderaf te smelten, " zei Milillo. In die regio, het tempo van het terugtrekken van de aardingslijn verdubbelde van ongeveer 0,6 kilometer per jaar van 1992 tot 2011 tot 1,2 kilometer per jaar van 2011 tot 2017. Zelfs met deze steeds snellere terugtrekking, echter, smeltsnelheden aan deze kant van de gletsjer zijn lager dan aan de westelijke kant.

Deze resultaten benadrukken dat ijs-oceaan-interacties complexer zijn dan eerder werd gedacht.

Milillo hoopt dat de nieuwe resultaten nuttig zullen zijn voor de onderzoekers van de International Thwaites Glacier Collaboration terwijl ze zich voorbereiden op hun veldwerk. "Dergelijke data is essentieel voor veldpartijen om zich te richten op gebieden waar de actie is, omdat de aardingslijn zich snel terugtrekt met complexe ruimtelijke patronen, " hij zei.

"Inzicht in de details van hoe de oceaan wegsmelt deze gletsjer is essentieel om de impact ervan op de zeespiegelstijging in de komende decennia te voorspellen, ' zei Rignot.