Aan het zicht onttrokken door kilometers dik ijs, er is een enorm netwerk van meren en beken aan de voet van de Antarctische ijskap. Dit ondergrondse smeltwater beïnvloedt de snelheid waarmee de ijskap naar de oceaan stroomt. Met behulp van een decennium aan altimetriegegevens van ESA's CryoSat-satelliet, wetenschappers hebben een onverwachte ontdekking gedaan over hoe meren onder de Thwaites-gletsjer snel achter elkaar zijn leeggelopen en weer opgeladen.

Smeltwater aan de onderkant van het ijs is niet alleen het resultaat van wrijvingsverwarming als het ijs over het gesteente stroomt, maar ook van hitte, aardwarmte genoemd, komt van onder het gesteente. Metingen van geothermische warmteflux op Antarctica zijn bijzonder moeilijk te verkrijgen, en er zijn grote verschillen tussen de verschillende huidige schattingen.

Smeltwater onder het ijs kan daarom de toestand van het gesteente en de mate van geothermische flux aangeven. Dit is belangrijk omdat ze allebei invloed hebben op de snelheid waarmee het ijs in de oceaan stroomt en wegvloeit.

Wanneer dit basale smeltwater de oceaan bereikt, vormt het drijvende smeltwaterpluimen, die een circulatie onder het ijs aandrijven die warm diep oceaanwater in contact brengt met het ijs en ervoor zorgt dat het ijs nog meer smelt.

Hoewel dit subglaciale netwerk aan het zicht wordt onttrokken door kilometers dik ijs, de beweging van smeltwater diep beneden veroorzaakt kleine bewegingen op het oppervlak van het ijs, die, opmerkelijk, vanuit de ruimte kan worden gedetecteerd en gevolgd.

Een onlangs gepubliceerd artikel in Geofysische onderzoeksbrieven beschrijft hoe een decennium van radar-altimetrieobservatie is gebruikt om een ​​netwerk van vier subglaciale meren te onthullen, onder de Thwaites-gletsjer.

Met een breedte van ongeveer 120 km, Thwaites is de grootste gletsjer op aarde en een van de meest kwetsbare gletsjers op Antarctica. Het is, daarom, het onderwerp van veel internationaal onderzoek via de Britse National Environment Research Council NERC/US National Science Foundation (NSF), International Thwaites Glacier Collaboration en ESA's 4-D Antarctica-project.

Diego Fernandez van ESA, hoofd van de afdeling Aardobservatiewetenschappen en houdt toezicht op het 4-D Antarctica-project, zei, "Het project bundelt meerdere jaren onderzoek van verschillende teams om een ​​nieuwe uitgebreide beoordeling te vormen van hydrologische processen op de Antarctische ijskap - van de lithosfeer en subglaciale omgeving tot het smeltproces aan de oppervlakte.

"Dit zal zeker bijdragen aan het leggen van een robuuste wetenschappelijke basis waarop in de toekomst een Digital Twin van Antarctica kan worden ontwikkeld."

Met behulp van meer dan 10 jaar aan hoogtemetinggegevens van ESA's CryoSat-satelliet, wetenschappers hebben ontdekt dat de meren onder Thwaites, waarvan de grootste meer dan 40 km lang is, snel achter elkaar leeggezogen, in 2013 en daarna in 2017.

Dit soort terugkerende drainage onder Thwaites is nog nooit eerder geregistreerd.

Wetenschappers schatten dat de afvoersnelheid piekte op ongeveer 500 kubieke meter per seconde - mogelijk de grootste uitstroom van smeltwater die ooit is gemeld uit subglaciale meren in deze regio.

Deze pieksnelheid is ongeveer acht keer sneller dan de gemiddelde afvoer van de rivier de Theems in Engeland naar de Noordzee.

George Malczyk, hoofdauteur van de Universiteit van Edinburgh in het VK, zei, "We hebben CryoSat gebruikt om een ​​periode van activiteit in het meer te laten zien, slechts vier jaar na het vorige drainage-evenement in 2013.

"Maar wat interessant is aan dit tweede drainage-evenement, is hoe anders het is dan het eerste, met een snellere overdracht van water en verhoogde waterafvoer. Onze waarnemingen benadrukken dat er tussen deze twee gebeurtenissen mogelijk significante wijzigingen waren in het subglaciale systeem."

Tussen 2013 en 2017, de wetenschappers kunnen zien dat de meren zijn opgeladen.

Door deze waarnemingen te koppelen aan basaal smeltwater dat via een netwerk van basale kanalen in het meer stroomt, gaf voor het eerst een schatting van de smeltsnelheid aan de voet van de ijskap. Door deze tarieven te vergelijken met gemodelleerde schattingen, de wetenschappers konden aantonen dat modellen basaal smelten onder deze regio van Thwaites met bijna 150% onderschatten.

Deze bevindingen zullen helpen bij het beoordelen en beperken van modellen en, beurtelings, de weergave van het ijskapsysteem verbeteren, en zijn evolutie beter te projecteren.

Noël Gourmelen, ook van de Universiteit van Edinburgh, zei, "Wat er onder de ijskap gebeurt, is van cruciaal belang voor hoe het reageert op veranderingen in de atmosfeer en de oceaan rond Antarctica, en toch wordt het aan het zicht onttrokken door kilometers ijs, wat het erg moeilijk maakt om waar te nemen.

"Deze beweging van water geeft ons een glimp van waar het water is en hoeveel en hoe snel het door het systeem beweegt. Samen is dit belangrijke informatie over de aard van de subglaciale omgeving en de processen van het hydrologische netwerk onder de ijskap. Deze bevindingen bieden belangrijke informatie die ons kan helpen te voorspellen hoe de ijskap bijdraagt ​​​​aan de zeespiegel als deze reageert op klimaatverandering.

"Het is uiterst belangrijk om deze afgelegen gebieden vanuit de ruimte gedurende lange tijd te kunnen volgen. de geplande CRISTAL-missie, dat deel uitmaakt van de uitbreiding van het Europese Copernicus-programma, cruciaal zal zijn. Het zal zorgen voor continuïteit en uitbreiding van de huidige mogelijkheden om de hele ijskap vanuit de ruimte te bestuderen."

Dr. Fernandez heeft toegevoegd, "Met deze activiteit willen we bijdragen aan de wetenschappelijke inspanningen van de NERC/NSF International Thwaites Glacier Collaboration en de EU Polar Cluster, om de dramatische veranderingen die de poolgebieden treffen, beter te begrijpen en te voorspellen. Alleen door wetenschappelijke samenwerking, zowel binnen Europa als internationaal, dat we gezamenlijk de grote wetenschappelijke en maatschappelijke uitdagingen waarmee we allemaal worden geconfronteerd, het hoofd kunnen bieden."