Gevaren voor het oude Antarctische ijs voorspellen een toekomst van snel stijgende zeeën, maar een nieuwe studie kan een knagende angst verlichten:dat vijvers van smeltwater die het ijs eronder breken, langdurige kettingreacties kunnen veroorzaken die onverwacht drijvende ijsplaten doen instorten. Hoewel samengesmolten smeltwater ijs doet breken, de daaruit voortvloeiende kettingreacties lijken van korte duur.

Nog altijd, enorme toename van het smelten van het oppervlak als gevolg van ongewoon warm weer kan catastrofale instortingen van de ijsplaat veroorzaken, zoals die van de iconische plaat "Larsen B, " die in 2002 uiteenviel. Nu, een onderzoek onder leiding van een onderzoeker van het Georgia Institute of Technology heeft breukkettingreacties gemodelleerd en hoeveel water het zou kosten voor een herhaling van die zeldzame, epische ineenstorting.

Larsen B's desintegratie werd voorafgegaan door een atypische hittegolf die het met smeltwatervijvers doorzeefde, de aandacht van onderzoekers richten op het breken van vijvers, ook wel hydrofracturering genoemd. Ze ontdekten dat een smeltvijver die de ijsplaat hydrofractureert, naburige vijvers ertoe kan aanzetten hetzelfde te doen. Er ontstond bezorgdheid over mogelijke uitgebreide kettingreacties, waarop de nieuwe studie zich richtte.

Te veel smeltwater

"De kettingreacties zullen zich niet zo ver verspreiden op de ijsplaat, " zei Alex Robel, een assistent-professor aan de Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences. "Normaal gesproken, het zou vele jaren duren voordat de kettingreacties effect zouden hebben op de integriteit van de ijsplaten. Maar er is een voorbehoud. Vijvers die dicht bij elkaar liggen en snel dieper worden, kunnen de integriteit van het ijs vernietigen."

"Er is een snelheidslimiet in de studie die aantoont dat een ijsplaat niet belachelijk snel kan instorten, " zei co-auteur Alison Banwell, een glaciologie-onderzoeker aan de Universiteit van Colorado Boulder. "Echter, als het zo snel bedekt wordt met smeltwatervijvers zoals Larsen B was, het kan op dezelfde manier instorten." Ze voegde eraan toe:"Meerdere hydrofractuurketens die afkomstig zijn uit verschillende delen van een ijsplaat kunnen ook leiden tot een grootschaliger uiteenvallen van de ijsplaat."

De onderzoekers publiceerden hun resultaten in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven op 24 oktober, 2019. Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation en het Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences van CU Boulder. Een niet-verwante, recente studie rapporteerde een recordaantal smeltwatervijvers op Antarctica.

"Momenteel zijn er lang niet genoeg vijvers op een ijsplaat voor een herhaling van Larsen B, maar veel smeltwater weegt op ijsplaten en veroorzaakt schade, " zei Banwell, die hielp bij het pionieren van hydrofractuuronderzoek op ijsplaten.

Vraag en antwoord

Gebroken ijsplaten zelf voegen niet veel toe aan de zeespiegel. Dus, waarom zorg?

IJsplaten drijven in de oceaan, waar ze al bijdragen aan de zeespiegel, dus als ze breken of smelten, ze voegen er niet veel meer aan toe. Maar veel ijsplaten duwen terug tegen gletsjers op het land die de zeespiegel wel opdrijven als ze de oceaan ingaan.

Nu de plank weg is, de snelheid van de ijsstroom kan vier- tot tienvoudig springen. Glaciologen waren zich hier niet van bewust totdat Larsen B, die een kilometer (0,62 mijl) dik was met een oppervlakte van 3, 250 vierkante kilometer (1, 250 vierkante mijl), binnen enkele weken versplinterd, en de glaciale stroom erachter steeg.

"Ons onderzoeksveld vond ijsplaten niet zo belangrijk, toen liet Larsen B ons zien dat dit niet klopte. Het ondersteunen van ijsplaten is echt het ding dat de gletsjers stabiliseert. Er zijn maar weinig problemen die belangrijker zijn dan die waarop deze studie zich richt, " zei Brent Minchew, een assistent-professor geofysica aan het Massachusetts Institute of Technology.

Minchew was niet betrokken bij het onderzoek, maar publiceerde onlangs een ander onderzoek dat erop betrekking heeft. De MIT-studie sluit een absoluut nachtmerrieachtig scenario uit van een snelle gletsjerbreuk als gevolg van het verdwijnen van ijsplaten. Maar hij en de andere onderzoekers herhaalden dat de ijsstroom desalniettemin opvallend versnelt wanneer ijsplaten verdwijnen.

Ook, de meeste Antarctische ijsplaten zijn waarschijnlijk gevormd in de laatste ijstijd, en het kan nog een ijstijd vergen om ze te vervangen.

Hoe werkt hydrofracturering, en hoe heeft het onderzoek zijn effecten gemodelleerd?

Wanneer smeltwatervijvers bovenop scheuren in het ijs zwaar worden, ze kunnen het ijs hydrofractureren.

"De waterdruk concentreert zich tot een punt dat een scheurpunt wordt genoemd. Het probeert de scheur uit elkaar te duwen en dieper te maken, en het ijs duwt terug. Als het water diep genoeg is, het kan winnen en de scheur naar de bodem van de ijsplaat verspreiden, ' zei Robel.

Het water loopt door de spleet, in de oceaan, dan springt het ijs weer omhoog, het maken van nieuwe scheuren die aangrenzende vijvers tot hydrofractuur kunnen leiden, te. Uit het onderzoek bleek dat het slechts om kleine aantallen vijvers gaat.

Handig voor Robel, die ijsdynamiek onderzoekt met wiskunde, natuurkunde, en informatica, als ijsplaten worden gevormd, er verschijnen gereguleerde matrices van oppervlaktedeuken, en daar verzamelen de vijvers zich.

Robel zou computerwetenschappelijke modellering, cellulaire automaten genaamd, kunnen toepassen - bekend van gepixelde matrixachtige videogames - om kettingreacties van hydrofractuur te modelleren. Het model voert zelfs animaties uit die de onderzoekers "mijnenvegerplots" noemden naar het klassieke computerspel uit de jaren negentig.

Betekent het onderzoek dat er minder gevaar is dan voorheen dat de ijsstroom versnelt?

Nee, de studie draagt ​​gewoon bij aan wetenschappelijke kennis, en eigenlijk, de stroom van sommige gletsjers op Antarctica is al enorm versneld.

"Misschien is dit mechanisme niet iets waar we ons zoveel zorgen over hoeven te maken. Maar we moeten geen zucht van verlichting slaken, want er zijn tal van andere manieren om snel heel veel ijs uit West-Antarctica te krijgen, ' zei Minchew.

Misschien is het grootste potentieel voor gletsjerverlies instabiliteit waar gletsjers op de grond naast zeewater rusten. Een studie die Robel in juli publiceerde, voorspelde dat instabiliteit zeer waarschijnlijk de zeespiegelstijging zal versnellen.

Hoe helpt deze studie het gletsjeronderzoek vooruit?

Het maakt het gemakkelijker om te zoeken naar voorbodes van schade aan de ijsplaat.

"Kijken naar de hoeveelheid water op het oppervlak van het ijs is veel gemakkelijker dan zoeken naar spanningsstoringen in het ijs, " zei Banwell, die in november Antarctica zal bezoeken om smeltvijvers op de George IV-ijsplaat te bestuderen.