Een kleine groep wetenschappers en promovendi van de Universiteit van Californië, Davis, onlangs teruggekeerd van Antarctica, waar ze de eerste groep werden die turbulentiemetingen verzamelde van een onderwaterzweefvliegtuig onder een ijsplaat.

Deze multinationale samenwerking wordt geleid door het Korea Polar Research Institute, of KOPRI, was pas de tweede keer dat een zweefvliegtuig succesvol werd ingezet onder een ijsplaat.

Met deze gegevens, wetenschappers zullen beter kunnen begrijpen hoe snel ijsplaten smelten en voorspellingen kunnen doen over hoe deze snelheden zullen veranderen in toekomstige klimaatscenario's.

het zweefvliegtuig, genaamd Stormvogeltje, is een soort autonoom onderwatervoertuig uitgerust met vleugels. Het werd op 7 januari onder de Nansen-ijsplaat ingezet en dook 20 uur later op 8 januari weer op. Dankzij het sensorpakket konden wetenschappers de warmte- en energieflux kwantificeren met behulp van een systeem dat, hoewel relatief gebruikelijk in open water, was nog nooit op deze manier gebruikt onder een ijsplaat.

"Het heeft ons drie jaar ontwikkeling gekost om tot die 20 uur te komen, en we hebben het gedaan, " zei hoofdonderzoeker Alexander Forrest, een assistent-professor aan het UC Davis College of Engineering, die zelf niet aan deze reis kon deelnemen, maar met zijn team op afstand van Davis deelnam. "Ik ben heel blij met het succes van het voertuig, maar vooral met de geweldige prestatie van onze UC Davis-studenten die de operaties leiden."

De bevroren grens

Het sturen van een onderwaterzweefvliegtuig onder de ijsplaten van Antarctica is niet zo anders dan het sturen van een wetenschappelijk instrument de ruimte in. Na zorgvuldige planning en berekeningen, daar gaat het, het donker in, met black-out communicatie totdat het weer opduikt. In deze omgevingen, het komt vanzelf terug of het komt helemaal niet terug.

Terwijl onder de ijsplaat, het zweefvliegtuig stuurde 20 uur lang geen signalen terug naar het team. Toen het weer boven water kwam, de onderzoekers aan boord van het schip waren tijdelijk losgekoppeld van internet. Hierdoor bleef Forrest - alleen in Davis en ernaar kijkend op zijn computerscherm - de enige die zag wanneer het opkwam en "Ja!" riep.

Naast de uitdaging om in deze extreme omgeving te werken, het zweefvliegtuig moest heel precies worden ingezet in een pluim van "superkoel" water - een lastige taak die Forrest vergelijkt met de vlucht van Luke Skywalker door de smalle loopgraven van de Death Star - zodat het omhoog kon worden geloodst, omlaag, in en uit zonder het oppervlak of de bodem van de oceaan te raken.

Leuk weetje:als water heel langzaam wordt afgekoeld, kan het boven het vriespunt vloeibaar blijven. Om dit te laten gebeuren, het moet zo puur zijn dat het geen oppervlak heeft waarop ijskristallen kunnen groeien. Dit wordt onderkoeld water genoemd. De wetenschappers achtervolgden deze pluim omdat het de locatie van smeltwater aangeeft.

"We proberen de dynamiek van dit systeem te begrijpen en wat deze pluim doet, Forrest zei. "Die pluim was in 2019 veel hoger in de waterkolom dan in 2017, wat aangeeft dat er mogelijk meer smeltwater plaatsvindt, dat is zeker een reden tot bezorgdheid en moet verder worden onderzocht."

IJsplanken, gletsjers en zeespiegelstijging

IJsplaten zijn altijd gesmolten, maar in een tijdperk van opwarmende polaire omgevingen, het gaat nu sneller. Het meeste smelten vindt plaats waar het ijs de oceaan ontmoet en grotendeels onopgemerkt blijft - totdat een ijsplaat instort, een steeds vaker voorkomend verschijnsel in de afgelopen tien jaar.

In tegenstelling tot ijsplaten, gletsjers zijn op het land. Overal in poollandschappen, gletsjers rukken op, direct bijdragen aan de zeespiegelstijging. IJsplaten maken al deel uit van de oceaan, voortdurend bewegen van een vaste naar een vloeibare toestand. IJsplaten doen de zeespiegel niet direct stijgen, maar ze dienen om het gletsjerijs op het land te ondersteunen. Als ijsplaten wegvallen, van het noordpoolgebied tot het zuidpoolgebied, dit stabiliserende effect gaat verloren, het vrijmaken van gletsjerijs om zijn reis van het land naar de oceaan te versnellen.

"Veranderingen aan het ijsoppervlak zijn soms gemakkelijk te herkennen, maar het is vaak moeilijk om volledig te begrijpen welke veranderingen er onder het ijs plaatsvinden, "Zei UC Davis-promovendus Jasmin McInerney. "Dit leidt tot veel speculatie, tenzij robotica-teams zoals de onze in staat zijn om deze locaties fysiek te bereiken. Met zoveel gevolgen van het verdwijnen van ijsplaten, het is belangrijk om zoveel mogelijk onbekenden weg te werken om in te schatten wanneer dit kan gebeuren."

De Nansen-ijsplaat is relatief klein in vergelijking met grotere systemen zoals de Ronne-Filchner, Ross of Thwaites ijsplaten. Het internationale team, onder leiding van KOPRI, is van plan dezelfde technieken toe te passen die in dit project zijn ontwikkeld op de Thwaites-ijsplaat. Forrest en zijn team zijn van plan om mee te doen om door te gaan met het ontwikkelen van robotobservatietools en -technieken.