Satellietgegevens gebruiken om 'in het donker te zien', onderzoekers hebben voor het eerst aangetoond dat meren op de Groenlandse ijskap tijdens de winter leeglopen, een bevinding met implicaties voor de snelheid waarmee 's werelds op een na grootste ijskap naar de oceaan stroomt.

De onderzoekers, van de Universiteit van Cambridge, gebruikte radargegevens van een satelliet van het European Space Agency om aan te tonen dat zelfs wanneer de warmte van de zon afwezig is, deze meren kunnen grote hoeveelheden water afvoeren naar de bodem van de ijskap. Men denkt dat deze 'afvoergebeurtenissen' een belangrijke rol spelen bij het versnellen van de beweging van het ijs door het van onderaf te smeren.

Eerdere onderzoeken naar droogleggende meren zijn allemaal uitgevoerd tijdens de zomermaanden, door een combinatie van directe veldwaarnemingen en optische satellietgegevens, die daglicht nodig heeft.

De door de Cambridge-onderzoekers ontwikkelde aanpak maakt gebruik van de radar 'backscatter' - de reflectie van golven terug naar de satelliet van waaruit ze werden uitgezonden - om veranderingen in de meren tijdens de wintermaanden te detecteren, wanneer Groenland in bijna totale duisternis verkeert.

De resultaten, gerapporteerd in het journaal De cryosfeer , impliceren dat het 'sanitair' systeem onder de Groenlandse ijskap niet alleen langzaam water lekt van de vorige zomer, maar zelfs in de diepten van de Arctische winter, het kan worden 'opgeladen', als grote hoeveelheden oppervlaktewater van het meer naar de basis van de ijskap stromen.

Veel eerdere studies hebben aangetoond dat de Groenlandse ijskap massa verliest, en het verliespercentage neemt toe, door smelten en afvloeien.

"Een van de onbekenden bij het voorspellen van de toekomst van de ijskap is hoe snel de gletsjers bewegen - of ze zullen versnellen en zo ja, door hoeveel, " zei co-auteur Dr. Ian Willis van Cambridge's Scott Polar Research Institute (SPRI). "De belangrijkste controle over hoe snel de gletsjers bewegen, is de hoeveelheid smeltwater die naar de bodem van de ijskap komt, dat is waar ons werk van pas komt."

Elke zomer vormen zich meren op het oppervlak van de Groenlandse ijskap als het weer warmer wordt. Ze bestaan ​​weken of maanden, maar kunnen binnen enkele uren leeglopen door hydrofracturering, het overbrengen van miljoenen kubieke meters water en warmte naar de basis van de ijskap. De getroffen gebieden omvatten gevoelige gebieden van het binnenste van de ijskap waar de impact op de ijsstroom potentieel groot is.

"Er is altijd gedacht dat deze meren alleen in de zomer leegliepen, simpelweg omdat het warmer is en de zon het ijs doet smelten, " zei co-auteur Corinne Benedek, ook van SPRI. "In de winter, het is donker en de oppervlakken bevriezen. We dachten dat het vullen van de meren de oorzaak was van hun uiteindelijke drainage, maar dat blijkt niet altijd het geval te zijn."

Benedek, die momenteel een Ph.D. kandidaat bij SPRI, raakte voor het eerst geïnteresseerd in wat er in de winter met meren aan de oppervlakte gebeurt, terwijl ze een masterstudent was die thermische satellietgegevens bestudeerde.

"De thermische gegevens lieten me zien dat vloeibaar water de hele winter in de meren kan overleven, " zei ze. "Eerdere studies met behulp van radar in de lucht hadden ook meren geïdentificeerd die in de zomer een paar meter onder het oppervlak van de ijskap waren begraven. Door beide dingen moest ik nadenken over manieren om het hele jaar door meren te observeren. De optische satellietbeelden die we normaal gebruiken om de meren te observeren, zijn niet beschikbaar in de winter, of zelfs als het bewolkt is."

Benedek en Willis ontwikkelden een methode met behulp van gegevens van de Sentinel-1-satelliet, die een soort radar gebruikt die synthetische apertuurradar (SAR) wordt genoemd. SAR werkt op een golflengte die het mogelijk maakt om door wolken en in het donker te kijken. IJs en water lezen anders met SAR, en dus ontwikkelden ze een algoritme dat bijhoudt wanneer plotselinge veranderingen in SAR-backscatter optreden.

Gedurende drie winters, ze identificeerden zes meren die in de wintermaanden leken leeg te lopen. Deze meren waren begraven meren of oppervlaktemeren die bevroren waren. Het algoritme was in staat om te identificeren waar de terugverstrooiingskarakteristieken van het meer aanzienlijk veranderden tussen het ene beeld en het volgende dat 12 dagen later werd opgenomen.

De SAR-gegevens werden geback-upt met aanvullende optische gegevens van de vorige herfst en de daaropvolgende lente, wat bevestigde dat het merengebied aanzienlijk kromp voor de zes drooggelegde meren. Voor drie van de meren, de optische gegevens en gegevens van andere satellieten werden gebruikt om te laten zien dat de met sneeuw en ijs bedekte meren waren ingestort, enkele meters dalen, nogmaals bevestigend dat het water was weggelopen.

"Het eerste meer dat ik vond was verrassend, "zei Benedek. "Het kostte me een tijdje om er zeker van te zijn dat wat ik dacht te zien echt was wat ik zag. We gebruikten oppervlaktehoogtegegevens van voor en na de gebeurtenissen om te bevestigen wat we dachten. We weten nu dat de afwatering van meren in de winter iets is dat kan gebeuren, maar we weten nog niet hoe vaak het gebeurt."

"Gletsjers vertragen in de winter, maar ze bewegen nog steeds, "zei Willis. "Het moet deze beweging zijn die ervoor zorgt dat er op bepaalde plaatsen breuken ontstaan, waardoor sommige meren kunnen wegvloeien. We weten nog niet hoe wijdverbreid dit fenomeen van de waterafvoer in de winter is, maar het kan belangrijke gevolgen hebben voor de Groenlandse ijskap, evenals elders in de Arctische en Antarctische wateren."