Beelden van verdwijnend poolijs en berggletsjers zijn schokkend, maar hun potentiële bijdragen aan de zeespiegelstijging zijn niet opgewassen tegen die van Antarctica, zelfs als terugtrekkend zuidelijk ijs minder in het oog springt. Nutsvoorzieningen, een studie zegt dat instabiliteit verborgen in Antarctisch ijs waarschijnlijk de stroom naar de oceaan zal versnellen en de zeespiegel in een sneller tempo zal doen stijgen dan eerder werd verwacht.

In de afgelopen zes jaar, vijf nauwkeurig geobserveerde Antarctische gletsjers hebben hun snelheid van ijsverlies verdubbeld, volgens de National Science Foundation. Ten minste een, Thwaites-gletsjer, gemodelleerd voor de nieuwe studie, dreigt te bezwijken voor deze instabiliteit, een vluchtig proces dat ijs snel in de oceaan duwt.

Hoeveel ijs de gletsjer in de komende 50 tot 800 jaar zal afwerpen, kan niet precies worden geprojecteerd vanwege onvoorspelbare schommelingen in het klimaat en de behoefte aan meer gegevens. Maar onderzoekers van het Georgia Institute of Technology, NASA Jet Propulsion Laboratory, en de Universiteit van Washington hebben de instabiliteit in 500 ijsstroomsimulaties voor Thwaites verwerkt met verfijnde berekeningen.

De scenario's liepen sterk uiteen, maar wezen samen op het uiteindelijke uitlokken van de instabiliteit, die in de vraag en antwoord sectie hieronder zal worden beschreven. Zelfs als de opwarming van de aarde later zou stoppen, de instabiliteit zou de komende eeuwen in een enorm versneld tempo ijs naar zee blijven duwen.

En dit is als het smelten van ijs als gevolg van opwarmende oceanen niet erger wordt dan het nu is. De studie ging uit van de huidige smeltsnelheden van ijs omdat de onderzoekers geïnteresseerd waren in de instabiliteitsfactor op zich.

Omslagpunt gletsjer

"Als je deze instabiliteit veroorzaakt, je hoeft de ijskap niet te blijven forceren door de temperatuur op te voeren. Het gaat vanzelf verder, en dat is de zorg, " zei Alex Robel, die de studie leidde en een assistent-professor is in Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences. "Klimaatvariaties zullen na dat omslagpunt nog steeds belangrijk zijn, omdat ze zullen bepalen hoe snel het ijs zal bewegen."

"Na het bereiken van het omslagpunt, Thwaites Glacier zou al zijn ijs kunnen verliezen in een periode van 150 jaar. Dat zou een zeespiegelstijging van ongeveer een halve meter (1,64 voet) opleveren, " zei NASA JPL-wetenschapper Helene Seroussi, die meewerkten aan het onderzoek. Ter vergelijking, het huidige zeeniveau ligt 20 cm (bijna 8 inch) boven het niveau van vóór de opwarming van de aarde en wordt verantwoordelijk gehouden voor de toegenomen kustoverstromingen.

De onderzoekers publiceerden hun studie in het tijdschrift the Proceedings van de National Academy of Sciences op maandag, 8 juli 2019. Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation en NASA.

De studie toonde ook aan dat de instabiliteit de voorspelling onzekerder maakt, wat leidt tot de brede spreiding van scenario's. Dit is met name relevant voor de uitdaging van engineering tegen overstromingsgevaar.

"Je wilt kritieke infrastructuur ontwerpen om bestand te zijn tegen de bovengrens van potentiële zeespiegelscenario's over honderd jaar, "Zei Robel. "Het kan betekenen dat je je waterzuiveringsinstallaties en kernreactoren moet bouwen voor het absolute worstcasescenario, wat twee of drie voet zeespiegelstijging zou kunnen zijn vanaf de Thwaites-gletsjer alleen, dus het is een enorm verschil."

Vraag en antwoord

Waarom is Antarctisch ijs de grote aanjager van zeespiegelstijging?

Arctisch zee-ijs drijft al in het water. Lezers zullen zich waarschijnlijk herinneren dat 90% van de massa van een ijsberg onder water is en dat wanneer het ijs smelt, het volume krimpt, waardoor de zeespiegel niet verandert.

Maar wanneer ijsmassa's lang ondersteund worden door land, zoals berggletsjers, smelten, het water dat in de oceaan terechtkomt, draagt ​​bij aan de zeespiegel. Antarctica heeft het meeste landgebonden ijs, zelfs als veel van dat land een zeebodem is en slechts een deel van de ijsmassa ophoudt, terwijl water een deel ervan ophoudt. Ook, Antarctica is een ijsleviathan.

"Er is bijna acht keer zoveel ijs in de Antarctische ijskap als in de Groenlandse ijskap en 50 keer zoveel als in alle berggletsjers ter wereld, ' zei Robel.

What is that 'instability' underneath the ice?

The line between where the ice sheet rests on the seafloor and where it extends over water is called the grounding line. In spots where the bedrock underneath the ice behind the grounding line slopes down, deepening as it moves inland, the instability can kick in.

On deeper beds, ice moves faster because water is giving it a little more lift. Also, warmer ocean water hollows out the bottom of the ice, adding a little more water to the ocean. Belangrijker, the ice above the hollow loses land contact and flows faster out to sea.

"Once ice is past the grounding line and just over water, it's contributing to sea level because buoyancy is holding it up more than it was, " Robel said. "Ice flows out into the floating ice shelf and melts or breaks off as icebergs."

"The process becomes self-perpetuating, " Seroussi said, describing why it is called "instability."

How did the researchers integrate instability into sea level forecasting?

The researchers borrowed math from statistical physics that calculate what random variables do to predictability in a physical system, like ice flow, acted upon by outside forces, like temperature changes. They applied the math to simulations of possible future fates of marine glaciers like Thwaites Glacier.

They made an added surprising discovery. Normally, when climate conditions fluctuate strongly, Antarctic ice evens out the effects. Ice flow may increase but gradually, not wildly, but the instability produced the opposite effect in the simulations.

"The system didn't damp out the fluctuations, it actually amplified them. It increased the chances of rapid ice loss, " Robel said.

How rapid is 'rapid' sea level rise and when will we feel it?

The study's time scale was centuries, as is common for sea level studies. In the simulations, Thwaites Glacier colossal ice loss kicked in after 600 years, but it could come sooner.

"It could happen in the next 200 to 600 years. It depends on the bedrock topography under the ice, and we don't know it in great detail yet, " Seroussi said.

Tot dusver, Antarctica and Greenland have lost a small fraction of their ice, but already, shoreline infrastructures face challenges from increased tidal flooding and storm surges. Sea level is expected to rise by up to two feet by the end of this century.

For about 2, 000 years until the late 1800s, sea level held steady, then it began climbing, according to the Smithsonian Institution. The annual rate of sea level rise has roughly doubled since 1990.