In een bevinding die wetenschappers kan helpen de zeespiegelstijging in een opwarmende wereld beter te voorspellen, Onderzoekers van de Brown University hebben een ondergewaardeerde factor gevonden die de snelheid bepaalt waarmee de Groenlandse ijskap smelt.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , gebruikte satellietbeelden om de beweging van de sneeuwgrens van de ijskap te volgen - de hoogte waarboven het oppervlak met sneeuw bedekt is, en waaronder kaal ijs wordt blootgesteld. De studie toonde aan dat de hoogte van de sneeuwgrens van jaar tot jaar aanzienlijk varieerde, en dat de variatie ervan een buitensporige invloed uitoefende op de hoeveelheid zonnestraling die de ijskap absorbeerde. Veranderingen in de hoogte van de sneeuwgrens van jaar tot jaar verklaarden meer dan de helft van de jaarlijkse stralingsvariabiliteit op de ijskap, de studie gevonden.

uiteindelijk, de hoeveelheid straling die de ijskap absorbeert, bepaalt de mate waarin deze smelt.

"Mensen die alpiene gletsjers bestuderen, erkennen al jaren het belang van sneeuwgrenzen, maar niemand had ze eerder expliciet in Groenland bestudeerd, " zei Laurence C. Smith, een visiting fellow bij het Institute at Brown for Environment and Society (IBES) en een co-auteur van een studie. "Deze studie toont voor het eerst aan dat deze eenvoudige scheiding tussen kaal ijs en sneeuw belangrijker is als het gaat om smelten dan een hele reeks andere processen die meer aandacht krijgen."

De resultaten hebben belangrijke implicaties voor het voorspellen van toekomstige zeespiegelstijging, zeggen de onderzoekers. Smeltwater van de Groenlandse ijskap levert een grote bijdrage aan de wereldwijde zeespiegel, en deze studie toont aan dat regionale klimaatmodellen die worden gebruikt om toekomstige afvoer te voorspellen, sneeuwgrenzen vaak onnauwkeurig voorspellen.

"We ontdekten dat modellen sneeuwlijnen niet zo goed reproduceren, wat een onzekerheid toevoegt aan toekomstige projecties, " zei Jonathan C. Ryan, een postdoctoraal onderzoeker bij Brown en de hoofdauteur van de studie. "Maar nu we hebben laten zien hoe belangrijk het sneeuwgrenseffect is, en heb enkele directe waarnemingen van sneeuwgrensposities, hopelijk kunnen we deze modellen in de toekomst verbeteren."

De reden dat de sneeuwgrens zo belangrijk is, heeft te maken met het verschil in reflectiviteit tussen sneeuwbedekking en kaal ijs. Sneeuw is extreem helder en reflecteert het leeuwendeel van het zonlicht dat het ontvangt terug in de atmosfeer. Kale ijs is veel donkerder, en reflecteert daardoor minder straling. In plaats daarvan, meer straling wordt geabsorbeerd, die het ijs verwarmt en tot smelten leidt. Deze processen worden al jaren goed begrepen door wetenschappers. Wat niet bekend was, was de mate waarin ze spelen op de Groenlandse ijskap, en in hoeverre sneeuwgrensmigratie het smelten van jaar tot jaar zou kunnen reguleren.

Ryan zegt dat hij voor het eerst een idee kreeg van hoe belangrijk beweging van de sneeuwgrens kan zijn tijdens veldwerk op de ijskap. Hij en zijn collega's probeerden sneeuwgrensposities vast te leggen met luchtdrones. Elke dag, ze vlogen met hun drones landinwaarts over het kale ijs. Toen ze de sneeuwgrens bereikten, ze noteerden de positie, draaiden hun drones om en vlogen terug. Op een gegeven moment tijdens het veldseizoen, ze moesten een paar dagen stoppen met vliegen vanwege de harde wind. Toen ze weer gingen vliegen, ze vonden iets verrassends.

"Plots was de sneeuwgrens gewoon weg, Ryan zei. "In een paar dagen was het 30 kilometer of zo de ijskap opgeschoven en was nu buiten het bereik van onze drones. Dat was het eerste moment waarop we dachten dat we de effecten van sneeuwgrensbewegingen op smelten moesten onderzoeken."

Voor de studie, Ryan en zijn collega's gebruikten afbeeldingen van het MODIS-instrument, een imaging-spectroradiometer die aan boord van NASA's Terra-satelliet vliegt. Ze waren in staat om een ​​tijdreeks van sneeuwgrensposities van 2001 tot 2017 te krijgen. Ze konden ook de reflectiviteit van zowel het sneeuwdek als het kale ijs meten.

De beelden bevestigden een substantiële beweging van de sneeuwgrens van seizoen tot seizoen en van jaar tot jaar, waarbij in 2012 een maximale hoogte werd bereikt. een recordjaar voor het smelten van de ijskap. Er was ook een aanzienlijk verschil in reflectiviteit tussen de sneeuw en het ijs. De sneeuw weerkaatste gemiddeld ongeveer 79 procent van de straling die erop viel. Het ijs, In de tussentijd, slechts tussen de 45 en 57 procent weerspiegeld. De beweging van de sneeuwgrens in combinatie met de verschillen in reflectiviteit betekenen dat de positie van de sneeuwgrens een dominante rol speelt bij het beheersen van de energieabsorptie van de ijskap. Alles verteld, 53 procent van de jaarlijkse stralingsvariabiliteit kan worden verklaard door de positie van de sneeuwgrens, vonden de onderzoekers.

Dat cijfer van 53 procent overschaduwt andere factoren die de onderzoekers hebben onderzocht. Bijvoorbeeld, de onderzoekers dachten dat processen die al donker kaal ijs in de loop van de tijd donkerder maken, een grote rol zouden spelen bij het beheersen van de energieabsorptie. Water bundelen, vuillagen en algengroei kunnen kaal ijs verdonkeren, waardoor het nog minder reflecterend is. Uit de studie bleek dat die factoren een verschil maakten in de energieabsorptie, alleen lang niet zoveel als eerder onderzoek had aangenomen. Het bleek dat de positie van de sneeuwgrens een vijf keer sterkere invloed had op de energieopname dan het donker worden van het kale ijs zelf.

"Dat is een verrassing, want er is de laatste tijd veel werk verzet aan deze ijsverduisterende processen, Smith zei. "Het blijkt dat in dit geval, we misten de olifant in de kamer, dat is de sneeuwgrens."

Nadat ze het belang van de sneeuwgrens bij de energieabsorptie hadden vastgesteld - en uiteindelijk bij het smelten en afvloeien - wilden de onderzoekers zien of regionale klimaatmodellen het effect van de sneeuwgrens goed konden vastleggen. Dat is belangrijk omdat die modellen worden gebruikt om toekomstige afvoer van de Groenlandse ijskap te voorspellen.

De onderzoekers ontdekten dat twee toonaangevende modellen beide de hoogte van de sneeuwgrens niet nauwkeurig kunnen vastleggen. een model, bekend als MAR, de sneeuwgrenzen te hoog stelden en daarom waarschijnlijk de afvoer in hoogsmeltende jaren overschatten. Het andere model, bekend als RACMO, stel de sneeuwgrenzen te laag in, wat betekent dat het waarschijnlijk toekomstige afvoer in een warmer klimaat onderschat.

Gezien het belang van de positie van de sneeuwgrens zoals onthuld in deze studie, de onderzoekers zeggen dat het belangrijk is dat de modellen de sneeuwgrens goed krijgen.

"We werken nu samen met de modelbouwers, hen voorzien van onze waargenomen sneeuwlijnen, " zei Ryan. "Dat geeft ze wat grondwaarheid die ze zouden moeten kunnen gebruiken om hun modellen aan te passen. Nu is er iets om naar te streven."

Het resultaat van die verbeteringen in het modelleren van sneeuwgrens, zeggen de onderzoekers, zou nauwkeurigere voorspellingen zijn van de toekomstige bijdragen van Groenland aan de zeespiegelstijging.