Het is gebleken dat het vullen en leeglopen van smeltwatermeren ervoor zorgt dat een drijvende Antarctische ijsplaat buigt, de stabiliteit ervan in gevaar kan brengen.

Een team van Britse en Amerikaanse onderzoekers, mede geleid door de Universiteit van Cambridge, heeft gemeten hoeveel de McMurdo-ijsplaat op Antarctica buigt als reactie op het vullen en leeglopen van smeltwatermeren op het oppervlak. Dit type buiging was eerder verondersteld en gesimuleerd door computermodellen, maar dit is de eerste keer dat het fenomeen in het veld is gemeten. De resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

De resultaten tonen een verband aan tussen het smelten van het oppervlak en de verzwakking van de Antarctische ijsplaten en ondersteunen het idee dat het recente uiteenvallen van de ijsplaat rond het Antarctisch Schiereiland mogelijk is veroorzaakt, althans gedeeltelijk, door grote hoeveelheden smeltwater aan het oppervlak dat wordt geproduceerd als reactie op de opwarming van de atmosfeer.

Naarmate het klimaat verder opwarmt, steeds meer ijsplaten kunnen gevoelig worden voor buiging, breken en uiteenvallen in de komende eeuw.

Het grootste deel van het Antarctische continent wordt bedekt door de Antarctische ijskap, die tot vier kilometer dik is en genoeg ijs bevat om de zeespiegel wereldwijd met ongeveer 58 meter te laten stijgen. Over het grootste deel van het continent en gedurende het grootste deel van het jaar, luchttemperaturen zijn ver onder nul en het ijsoppervlak blijft bevroren. Maar ongeveer 75% van de ijskap wordt omzoomd door drijvende ijsplaten, die tot een kilometer dik zijn, meestal onder zeeniveau, maar met tientallen meters van hun totale hoogte die boven het water uitsteken. In de zomermaanden, wanneer de luchttemperatuur boven het vriespunt stijgt, de oppervlakken van deze ijsplaten zijn gevoelig voor smelten.

"Oppervlaktewater op ijsplaten is al lang bekend, " zei co-auteur Dr. Ian Willis van Cambridge's Scott Polar Research Institute. "Meer dan 100 jaar geleden, leden van zowel Shackleton's Nimrod-team als het Northern Party-team van Scott's British Antarctic Expedition hebben water op de Nansen-ijsplaat in kaart gebracht en geregistreerd, ongeveer 300 kilometer van waar we onze studie op de McMurdo Ice Shelf deden. De laatste decennia is het is ook mogelijk geweest om elke zomer wijdverbreid smeltwater aan het oppervlak te zien vormen op veel ijsplaten op basis van satellietbeelden."

Wat niet volledig bekend is, is de mate waarin oppervlaktewater een ijsplaat kan destabiliseren, vooral in warmere zomers wanneer er meer smeltwater wordt geproduceerd. Als de helling van de ijsplaat voldoende steil is, het water kan van de ijsplaat naar de oceaan stromen in grote rivieren, mogelijke instabiliteit te voorkomen.

Het gevaar ontstaat als water zich ophoopt in oppervlaktedepressies op de ijsplaat om grote meren te vormen. Het extra gewicht van het water zal op het drijvende ijs drukken, waardoor het wat verder in zee zakt. Aan de rand van het meer, het ijs zal naar boven buigen om te compenseren. "Als het meer dan leegloopt, de ijsplaat buigt nu terug, oprijzen waar het meer was, zinken langs de rand, " zei hoofdauteur Dr. Alison Banwell, ook van SPRI. "Het is deze vulling en afwatering van meren die ervoor zorgt dat de ijsplaat buigt, en als de spanningen groot genoeg zijn, Er kunnen zich ook breuken ontwikkelen."

Banwell en co-auteur professor Doug MacAyeal van de Universiteit van Chicago hadden eerder gesuggereerd dat het vullen en leeglopen van honderden meren zou kunnen hebben geleid tot het catastrofale uiteenvallen van de Larsen B Ice Shelf 2002 toen 3, In een paar dagen tijd ging 250 vierkante kilometer ijs verloren.

"We waren in staat geweest om de snelle desintegratie van die ijsplaat te modelleren via ons smeltwaterbelading-geïnduceerde breukmechanisme, "zei Banwell. "Echter, het probleem was dat niemand de buiging en breuk van de ijsplaat in het veld had gemeten, en dus waren we niet in staat om de parameters in ons model volledig te beperken. Mede daarom zijn we begonnen om het proces op de McMurdo-ijsplaat te meten."

Met behulp van helikopters, sneeuwmachines en hun eigen twee voeten, de onderzoekers hebben een reeks druksensoren opgezet om de stijging en daling van het waterpeil te volgen in depressies die zich vulden om meren te worden, en GPS-ontvangers om kleine verticale bewegingen van de ijsplaat te meten.

"Het was veel werk om de gegevens te verkrijgen, maar ze onthullen een fascinerend verhaal, "zei MacAyeal. "Het grootste deel van het GPS-signaal is te wijten aan de getijden van de oceaan, die de drijvende ijsplaat twee keer per dag enkele meters op en neer bewegen. Maar toen we dit getijsignaal verwijderden, ontdekten we dat sommige GPS-ontvangers naar beneden waren bewogen, vervolgens in een paar weken met ongeveer een meter stijgen, terwijl andere, op slechts een paar honderd meter afstand, nauwelijks bewogen. Degenen die het meest naar beneden en vervolgens naar boven gingen, bevonden zich waar meren zich vulden en leegliepen, en er was relatief weinig beweging weg van de meren. Het is deze differentiële verticale beweging die laat zien dat de ijsplaat buigt. We hadden dit resultaat verwacht, maar het was erg leuk toen we het vonden."

Het team hoopt dat hun werk anderen zal inspireren om te zoeken naar bewijs van buiging en breuk op andere ijsplaten rond Antarctica. Hun werk zal ook helpen bij het ontwikkelen van schaalmodellen voor ijskappen die kunnen worden gebruikt om de stabiliteit van ijsplaten in de toekomst te voorspellen en om de controles op de grootte van ijsplaten te begrijpen, aangezien ze fungeren als buffers tegen snel bewegend ijs van het continent. Als ijsplaten krimpen, gletsjers en ijsstromen erachter stromen sneller naar de oceaan, bijdragen aan de wereldwijde zeespiegelstijging.