Met gegevens van een expeditie in 2016, wetenschappers ondersteund door NASA werpen meer licht op de complexe processen onder de Groenlandse ijskap die bepalen hoe snel de gletsjers naar de oceaan glijden en bijdragen aan de zeespiegelstijging.

Op het oppervlak van de ijskap, bodemloze zinkgaten, moulins genaamd, kunnen smeltwater naar de basis van het ijs leiden. Als dat water de onderliggende ijslaag bereikt, het kan het ijs iets losmaken en sneller laten stromen.

Gletsjers die sneller glijden, kunnen er uiteindelijk toe leiden dat de ijskap iets sneller smelt dan verwacht, ook het vergroten van de hoeveelheid ijs die in de oceaan wordt gekalfd. Met een enorm oppervlak ongeveer zo groot als Mexico, Het smeltende ijs van Groenland levert de grootste bijdrage aan de wereldwijde zeespiegelstijging.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , de auteurs concludeerden dat de enige belangrijke factor die de snelheid van een glijdende gletsjer in het zuidwesten van Groenland beïnvloedde, was hoe snel de waterdruk veranderde in holtes aan de voet van het ijs waar smeltwater het gesteente ontmoette.

"Zelfs als de holtes klein zijn, zolang de druk zeer snel oploopt, ze zullen het ijs sneller laten glijden, " zei Dr. Laurence C. Smith, een professor in milieustudies en aarde, milieu, en planetaire wetenschappen aan de Brown University in Providence, Rhode Island.

Het is de eerste keer dat waarnemingen rechtstreeks uit veldonderzoek laten zien hoe veranderingen in het watervolume onder de Groenlandse ijskap de stroomsnelheden van een gletsjer aandrijven.

De bevindingen zijn in tegenspraak met een lang gekoesterde visie over ijsglijsnelheden en water opgeslagen onder een gletsjer die bekend staat als steady-state basale glijwet, wat wetenschappers heeft geholpen te voorspellen hoe snel ijskappen zullen schuiven op basis van het totale volume water onder het ijs.

Dr. Lauren Andrews, een glacioloog bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, legt graag de interacties uit tussen oppervlaktesmeltwater, basaal ijs, en het fundament, als banden die door aquaplaning zeer snel glijden op een nat wegdek.

"Als je een snelle verstoring van het water in het subglaciale systeem hebt, je overweldigt het systeem, en dus creëer je in wezen een laag water op het grensvlak die niet meer in kanalen of holtes zit, ' zei Andries.

Het is niet het werkelijke volume in water dat de ijssnelheid drijft, ze legde uit, maar de snelheid waarmee het zich opbouwt op een gesteente-ijsinterface. Voor langzame toename van water heeft het subglaciale systeem de tijd om te evolueren om dezelfde hoeveelheid water op te vangen.

Tot voor kort, het gebrek aan gegevens rechtstreeks van de grond had het voor wetenschappers moeilijk gemaakt om de interacties te onderzoeken die gletsjers in Groenland versnellen. Een van de lastigste aspecten die voorkomen dat wetenschappers de dynamiek van het glijden van ijs volledig begrijpen, is de noodzaak om metingen van de stroom van smeltwater naar een gletsjer te combineren met observaties van de beweging van het ijs aan het oppervlak.

Het onderzoeksteam zette zijn kamp op Russell Glacier in de buurt van Kangerlussuaq, Groenland, en bestudeerde een gletsjerrivier die werd genoemd ter ere van wijlen NASA-onderzoeker Alberto Behar. Door GPS-metingen van de beweging van ijs aan het oppervlak te vergelijken met de hoeveelheid smeltwater die in een verticale schacht in de gletsjer wordt geloosd, bekend als een moulin, evenals smeltwater dat de rand van de gletsjer verlaat, het team identificeerde veranderingen in water opgeslagen onder het ijs die overeenkwamen met kleine versnellingen in het ijs aan de oppervlakte. Eerder onderzoek naar kleine alpengletsjers leidde het ontwerp van het onderzoek.

"Er is geen directe één-op-één relatie tussen het smelten aan de bovenkant en het smeltwater dat de ijskap verlaat, want het water gaat door God weet wat beneden, ' zei Smit.

De nieuwe bevindingen zullen waardevol zijn voor satellieten zoals de komende NISAR-satellietmissie, een gezamenlijke aardobservatiemissie tussen NASA en de Indian Space Research Organization (ISRO), die veranderingen in de snelheid van het ijsoppervlak zal meten met een ongekende resolutie voor de hele Groenlandse en Antarctische ijskappen, zei Thorsten Markus, Cryospheric Science programmamanager bij NASA. Gepland om niet eerder dan 2022 te lanceren, NISAR kan ook verdere studies van ijsoppervlaksnelheden op veel grotere schaal mogelijk maken.

Eventueel, het combineren van satellietwaarnemingen met gegevens die vanaf de grond zijn verkregen, kan wetenschappers helpen bij het aanpassen van hun modellen om de hydrologie aan de basis van ijskappen nauwkeuriger weer te geven.

Het integreren van nieuwe data in modellen is een geleidelijk proces, maar Smith hoopt dat de nieuwe bevindingen kunnen verbeteren hoe klimaatmodellen het tempo van toekomstige zeespiegelstijging van het Groenlandse ijs in het licht van klimaatverandering voorspellen.

"De enige tools die we hebben om de toekomst te voorspellen zijn modellen, Smith zei. "We hebben teledetectie, en we hebben veldcampagnes, dus als we beide kunnen gebruiken om onze modelleringscapaciteit te verbeteren, we zullen beter in staat zijn om ons aan te passen en de zeespiegelstijging en klimaatverandering te verminderen."

Het veldwerk is een van de vele projecten die NASA de afgelopen twee decennia heeft ondersteund om satellietwaarnemingen te interpreteren en de Groenlandse ijskap te bestuderen met behulp van lokale veldgegevens.