Schommelingen in de massa's van 's werelds grootste ijskappen hebben belangrijke gevolgen voor toekomstige zeespiegelstijging, maar het gecompliceerde samenspel van atmosferische omstandigheden begrijpen, sneeuwval en smeltprocessen zijn nooit gemakkelijk te meten geweest vanwege de enorme omvang en afgelegen ligging die inherent zijn aan gletsjerlandschappen.

Er is het afgelopen decennium veel ten goede veranderd, volgens een nieuw overzichtsartikel dat mede is geschreven door onderzoekers van de University of Colorado Boulder, nasa, Universiteit Utrecht en Technische Universiteit Delft en onlangs gepubliceerd in de Beoordeling van Geofysica .

De studie schetst verbeteringen in satellietbeeldvorming en teledetectieapparatuur waarmee wetenschappers de ijsmassa gedetailleerder dan ooit tevoren hebben kunnen meten.

"We hebben de afgelopen 10 jaar een lange weg afgelegd vanuit een observatieperspectief, zei Jan Lenaerts, hoofdauteur van het onderzoek en een assistent-professor in CU Boulder's Department of Atmospheric and Oceanic Sciences (ATOC). "Weten wat er met ijskappen gebeurt in termen van massa in, mass out stelt ons in staat om klimaatvariaties beter te koppelen aan ijsmassa en hoeveel de massa in de loop van de tijd is veranderd."

IJskappen winnen voornamelijk aan massa door neerslag en verliezen deze door vast ijsafvoer en afvloeiing van smeltwater. Neerslag en afvoer, samen met andere oppervlakteprocessen, gezamenlijk de oppervlaktemassabalans bepalen. De Antarctische ijskap, s werelds grootste, is het hele jaar door koud met slechts marginaal smelten in de zomer. Een kleine toename of afname van de jaarlijkse sneeuwval, dan, kan een aanzienlijk verschil maken in oppervlaktemassa omdat de optelling of aftrekking over een enorm gebied wordt samengesteld.

"Sneeuwval is dominant over Antarctica en zal de komende decennia zo blijven, "Zei Lenaerts. "En we hebben gezien dat als de atmosfeer warmer wordt door klimaatverandering, dat leidt tot meer sneeuwval, wat het verlies aan ijskapmassa daar enigszins verzacht. Groenland, daarentegen, ervaart overvloedige zomersmelt, die een groot deel van zijn huidige en toekomstige ijsverlies beheerst."

In de afgelopen jaren, klimaatmodellen zouden de subtiliteiten van sneeuwval in zo'n afgelegen gebied niet hebben kunnen weergeven. Nutsvoorzieningen, dankzij geautomatiseerde weerstations, sensoren in de lucht en satellieten in een baan om de aarde, zoals NASA's Gravity Recovery and Climate experiment (GRACE) missie, deze modellen zijn aanzienlijk verbeterd. Ze produceren een realistische massabalans van het ijskapoppervlak, zorgen voor een grotere ruimtelijke precisie en houden rekening met regionale variatie en door de wind aangedreven herverdeling van sneeuw - een mate van detail die in het begin van de jaren 2000 nog ongehoord zou zijn geweest.

"Als je de invoervariabele niet goed hebt, je begint op het verkeerde been, "Zei Lenaerts. "We hebben ons gericht op sneeuwval omdat het het lot van de ijskap sterk beïnvloedt. Luchtobservaties en satellieten hebben geholpen om al deze processen beter te kunnen zien."

Op de grond gebaseerde radarsystemen en ijskernmonsters bieden een nuttig historisch archief, waardoor wetenschappers terug in de tijd kunnen gaan en veranderingen in de ijskap gedurende lange perioden kunnen observeren. Maar hoewel de huidige technologieën meer ruimtelijk toezicht mogelijk maken, ze missen de mogelijkheid om de sneeuwdichtheid te meten, wat een cruciale variabele is om deze metingen te vertalen in massale veranderingen.

De grootste kans ligt misschien in het tegengaan van kosmische straling, die de oppervlaktemassabalans rechtstreeks meten door neutronen te meten die worden geproduceerd door botsingen met kosmische straling in de atmosfeer van de aarde, die in het water blijven hangen en door een sensor kunnen worden uitgelezen. Gedurende lange tijd, een reeks van deze apparaten zou theoretisch nog meer details kunnen bieden.

Algemeen, Lenaerts zei, het gebied van ijskapobservatie is de afgelopen jaren volwassen geworden, maar kan nog steeds profiteren van extra middelen.

"De gemeenschap van onderzoekers die deze problemen bestuderen, is nog steeds relatief klein, maar het is al een wereldwijde gemeenschap en de belangstelling groeit, " zei hij. "We willen graag een punt bereiken waarop massaprocessen van ijskappen worden meegenomen in wereldwijde klimaat- en aardsysteemmodellen, om echt dat grotere plaatje te laten zien."