De ijskap van Antarctica beslaat bijna twee keer de oppervlakte van de aangrenzende Verenigde Staten, en zijn landgrens wordt ondersteund door massieve, drijvende ijsplaten die zich honderden kilometers uitstrekken over de ijskoude wateren van de Zuidelijke Oceaan. Wanneer deze ijsplaten instorten in de oceaan, ze leggen torenhoge kliffen van ijs bloot langs de rand van Antarctica.

Wetenschappers gingen ervan uit dat ijskliffen hoger dan 90 meter (ongeveer de hoogte van het Vrijheidsbeeld) snel zouden instorten onder hun eigen gewicht, bijdragen aan meer dan 1,80 meter zeespiegelstijging tegen het einde van de eeuw - genoeg om Boston en andere kuststeden volledig te laten overstromen. Maar nu hebben MIT-onderzoekers ontdekt dat deze specifieke voorspelling mogelijk wordt overschat.

In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , het team meldt dat om een ​​90 meter hoge ijsklif volledig te laten instorten, de ijsplaten die de klif ondersteunen, zouden extreem snel uit elkaar moeten vallen, binnen enkele uren - een snelheid van ijsverlies die niet is waargenomen in het moderne record.

"De ijsplaten zijn ongeveer een kilometer dik, en sommige zijn zo groot als Texas, ", zegt MIT-afgestudeerde student Fiona Clerc. "Om in catastrofale mislukkingen van echt hoge ijskliffen te komen, je zou deze ijsplaten binnen enkele uren moeten verwijderen, wat onwaarschijnlijk lijkt, ongeacht het scenario van klimaatverandering."

Als een ondersteunende ijsplaat over een langere periode van dagen of weken zou wegsmelten, in plaats van uren, de onderzoekers ontdekten dat de overgebleven ijsklif niet plotseling zou barsten en instorten onder zijn eigen gewicht, maar in plaats daarvan zou langzaam uitstromen, als een berg koude honing die uit een dam komt.

"Het huidige worstcasescenario van zeespiegelstijging vanaf Antarctica is gebaseerd op het idee dat kliffen hoger dan 90 meter catastrofaal zouden falen, "Brent Minchew, assistent-professor bij MIT's Department of Earth, Atmosferische en planetaire wetenschappen. "We zeggen dat scenario, gebaseerd op het falen van een klif, zal waarschijnlijk niet uitkomen. Dat is iets van een zilveren randje. Dat gezegd hebbende, we moeten oppassen dat we opgelucht ademhalen. Er zijn genoeg andere manieren om de zeespiegel snel te laten stijgen."

Clerc is de hoofdauteur van het nieuwe artikel, samen met Minchew, en Mark Behn van Boston College.

Domme stopverfachtig gedrag

In een opwarmend klimaat, als de ijsplaten van Antarctica instorten in de oceaan, ze leggen torenhoge kliffen van geaard ijs bloot, of ijs over land. Zonder de steun van ijsplaten, wetenschappers hebben aangenomen dat de zeer hoge ijskliffen van het continent zouden instorten, afkalven in de oceaan, om nog hogere kliffen verder landinwaarts bloot te leggen, die zelf zouden falen en instorten, het initiëren van een op hol geslagen ijskap terugtocht.

Vandaag, er zijn geen ijskliffen op aarde die hoger zijn dan 90 meter, en wetenschappers gingen ervan uit dat dit komt omdat kliffen die hoger zijn dan dat, hun eigen gewicht niet kunnen dragen.

Clerc, Mink, en Behn nam deze veronderstelling aan, zich afvragend of en onder welke omstandigheden ijskliffen van 90 meter en hoger fysiek zouden instorten. Om dit te beantwoorden, ze ontwikkelden een eenvoudige simulatie van een rechthoekig blok ijs om een ​​geïdealiseerde ijskap (ijs over land) weer te geven die aanvankelijk werd ondersteund door een even hoge ijsplaat (ijs over water). Ze voerden de simulatie vooruit door de ijsplaat met verschillende snelheden te verkleinen en te zien hoe de blootgestelde ijsklip in de loop van de tijd reageert.

In hun simulatie ze bepalen de mechanische eigenschappen, of gedrag van ijs, volgens het model van Maxwell voor visco-elasticiteit, die beschrijft hoe een materiaal kan overgaan van een elastische, rubberachtige reactie, tot een stroperige, honingachtig gedrag afhankelijk van of het snel of langzaam wordt geladen. Een klassiek voorbeeld van visco-elasticiteit is domme stopverf:als je een bal domme stopverf op tafel laat liggen, het zakt langzaam weg in een plas, als een stroperige vloeistof; als je het snel uit elkaar trekt, het scheurt als een elastische vaste stof.

Zoals het blijkt, ijs is ook een visco-elastisch materiaal, en de onderzoekers namen Maxwell-visco-elasticiteit op in hun simulatie. Ze varieerden de snelheid waarmee de ondersteunende ijsplaat werd verwijderd, en voorspelde of de ijsklif zou breken en instorten als een elastisch materiaal of zou stromen als een stroperige vloeistof.

Ze modelleren de effecten van verschillende starthoogtes, of ijsdiktes, van 0 tot 1, 000 meter, samen met verschillende tijdschalen van instorting van de ijsplaat. Uiteindelijk, ze ontdekten dat wanneer een klif van 90 meter wordt blootgesteld, het zal alleen snel in brosse brokken instorten als de ondersteunende ijsplaat snel is verwijderd, over een periode van uren. In feite, ze ontdekten dat dit gedrag geldt voor kliffen tot 500 meter hoog. Als ijsplaten over een langere periode van dagen of weken worden verwijderd, ijskliffen zo hoog als 500 meter zullen niet bezwijken onder hun eigen gewicht, maar zal in plaats daarvan langzaam wegkwijnen, als koude honing.

Een realistisch beeld

De resultaten suggereren dat het onwaarschijnlijk is dat de hoogste ijskliffen van de aarde catastrofaal zullen instorten en een op hol geslagen ijskap terugtrekken. Dat komt omdat de snelste snelheid waarmee ijsplaten verdwijnen, tenminste zoals gedocumenteerd in het moderne record, is in de orde van weken, geen uren, zoals wetenschappers in 2002 opmerkten, toen ze satellietbeelden maakten van de ineenstorting van de Larsen B-ijsplaat - een stuk ijs zo groot als Rhode Island dat losbrak van Antarctica, verbrijzelen in duizenden ijsbergen in een tijdsbestek van twee weken.

"Toen Larsen B instortte, dat was nogal een extreme gebeurtenis die twee weken duurde, en dat is een kleine ijsplaat vergeleken met degenen waar we ons vooral zorgen over zouden maken, Clerc zegt. "Dus ons werk toont aan dat het falen van kliffen waarschijnlijk niet het mechanisme is waardoor we in de nabije toekomst veel zeespiegelstijging zullen krijgen."