Satellietbeelden hebben onthuld dat twee van de snelst veranderende gletsjers op Antarctica sneller dan ooit breken en verzwakken - de eerste stap naar het uiteenvallen van de gletsjers en het dramatisch stijgen van de zeespiegel.

Met behulp van waarnemingen van ESA, NASA- en USGS-satellieten, de onderzoekers verkenden het Pine Island en de Thwaites-gletsjers in de Amundsen Sea Embayment:twee van de meest dynamische gletsjers op het Antarctische continent, en degenen die verantwoordelijk zijn voor een aanzienlijke 5% van de wereldwijde zeespiegelstijging.

Samen, de twee gletsjers vormen een gebied van stromend ijs ter grootte van Noorwegen, en genoeg water vasthouden om de zeespiegel wereldwijd met meer dan een meter te laten stijgen. Beide zijn de afgelopen decennia duidelijk veranderd in morfologie, samen met veranderende atmosferische en oceanische omstandigheden, met de opwarmende oceanen waardoor ijsplaten smelten, dun, en terugtrekken.

Voorspellen hoe deze vitale gletsjers de komende jaren zullen evolueren, is van cruciaal belang om de toekomst van onze zeeën en onze opwarmende planeet te begrijpen, maar dergelijke voorspellingen zijn onzeker gebleven, met computermodellen die de processen en eigenschappen van de gletsjers niet volledig kunnen verklaren in hun projecties.

"Om te onthullen wat er werkelijk aan de hand is op Pine Island en Thwaites, we groeven in beeldgegevens van een aantal verschillende satellieten, " zegt Stef Lhermitte van de Technische Universiteit Delft in Nederland, en hoofdauteur van de nieuwe studie.

"We vonden structurele schade aan de 'afschuifmarges' van de ijsplaten van de gletsjers, waar het ijs overgaat van snel naar langzaam bewegend:grote spleten, kloven en open breuken die erop wijzen dat de ijsplaten langzaam uit elkaar scheuren. Momenteel, de ijsplaten zijn een beetje als een langzame auto in het verkeer:ze dwingen alles achter hen te vertragen. Zodra ze zijn verwijderd, ijs dat verder landinwaarts zit, zal kunnen versnellen, waardoor de zeespiegel nog sneller zal stijgen."

Dergelijke spleten werden niet gezien in beelden uit 1997, en schade kwam veel minder voor in beeldmateriaal uit 2016, waaruit blijkt dat de verslechtering de afgelopen twee decennia is versneld en de afgelopen jaren aanzienlijk is toegenomen.

Lhermitte en collega's volgden hoe de beschadigde gebieden zich van 1997-2019 hadden ontwikkeld, hoe de hoogte van de gletsjer en de ijsplaat in deze tijd was veranderd, en de snelheid van bewegend ijs met behulp van gegevens van ESA's Earth Explorer CryoSat-missie, de Copernicus Sentinel-1-missie, het NASA/USGS Landsat-programma, en het Japanse ASTER-instrument aan boord van NASA's Terra-satelliet. Vervolgens hebben ze de potentiële impact van de beschadigde afschuifmarges gemodelleerd, met zorgwekkende resultaten.

"Deze breuk lijkt een feedbackproces op gang te brengen - het conditioneert de ijsplaten om te desintegreren, " legt co-auteur Thomas Nagler van ENVEO in Innsbruck uit, Oostenrijk. "Als de gletsjers op hun zwakke punten breken, versnelt deze schade, verspreidt, en verzwakt meer van de ijsplaten, waardoor er nog meer verslechtering optreedt - en de kans groter wordt dat de planken nog sneller uit elkaar gaan vallen."

Naarmate de ijsplaten steeds meer beschadigd raken, de gletsjers verliezen massa en hun 'aardingslijnen' - het gebied waar ijskappen voldoende drijfvermogen krijgen om los te komen van de zeebodem en te drijven - trekken zich terug. Algemeen, schadeterugkoppelingsprocessen lijken een sleutelfactor te zijn in de toekomstige stabiliteit van de ijsplaten van Antarctica, en, beurtelings, in hoe snel de gletsjers van het continent smelten en de wereldwijde zeespiegel doen stijgen.

"De resultaten van deze studie benadrukken de dringende noodzaak om dergelijke feedbackprocessen op te nemen in modelprojecties van terugtrekking van ijsplaten, massaverlies ijskap, en zeespiegelverandering, " voegt Mark Drinkwater toe, ESA's missiewetenschapper voor CryoSat, en senior adviseur voor polaire en cryosfeerwetenschap.

"We weten dat een aanzienlijke hoeveelheid gletsjerijs in West-Antarctica momenteel wordt beïnvloed door klimaatverandering - in feite, een recente studie wees uit dat 24% van dit ijs snel dunner en onstabiel is. Deze nieuwe resultaten onderstrepen hoe snel deze schade optreedt, en onthullen dat Pine Island en Thwaites Glaciers kwetsbaarder zijn dan ooit tevoren."

ESA-onderzoek naar Antarctische gletsjers wordt voortgezet als onderdeel van het ESA POLAR+ Ice Shelves-project, die in september 2020 van start ging. Met de medewerking van ENVEO en onder leiding van Anna Hogg (University of Leeds, VK), het internationale team van het project zal de methoden voor het monitoren van het breken en beschadigen van ijsplaten verder verbeteren. Het project zal een reeks aardobservatiedatasets genereren waarmee kan worden gekarakteriseerd hoe ijsplaten op Antarctica de afgelopen tien jaar zijn veranderd, en onderzoek de fysieke processen die deze evolutie aandrijven.