Een team van wetenschappers heeft een nieuw model ontwikkeld voor het simuleren van zowel het afkalven van ijsbergen als de tsunami's die daardoor ontstaan. Hun methode kan helpen bij het verbeteren van de risicobeoordeling in kustgebieden en het verfijnen van de empirische modellen voor afkalven die worden gebruikt om de stijgende zeespiegel te evalueren.

Johan Gaume, een EPFL-expert in lawines en geomechanica, heeft zijn aandacht op ijs gericht. Zijn doel is om de correlatie tussen de grootte van een ijsberg en de amplitude van de tsunami die het gevolg is van het afkalven beter te begrijpen. Gaume, samen met een team van wetenschappers van andere onderzoeksinstituten, heeft zojuist een nieuwe methode onthuld om deze gebeurtenissen te modelleren. Hun werk verschijnt in Communicatie Aarde &Milieu .

Deze wetenschappers zijn de eersten die het fenomeen van zowel gletsjerbreuk als golfvorming simuleren wanneer de ijsberg in het water valt. "Ons doel was om de expliciete interactie tussen water en ijs te modelleren, maar dat brengt aanzienlijke kosten met zich mee in termen van rekentijd. We hebben daarom besloten om een ​​continuümmodel te gebruiken, die numeriek zeer krachtig is en resultaten geeft die zowel overtuigend als consistent zijn met veel van de experimentele gegevens, " zegt Gaume, die aan het hoofd staat van EPFL's Snow Avalanche Simulation Laboratory (SLAB) en de corresponderende auteur van het onderzoek is. De andere instituten die bij het onderzoek betrokken zijn, zijn de University of Pennsylvania, de Universiteit van Zürich, de Universiteit van Nottingham, en het Zwitserse WSL-instituut voor sneeuw- en lawineonderzoek.

Verbetering van de afkalfwetten

De methode van de wetenschappers kan ook inzicht geven in de specifieke mechanismen die betrokken zijn bij glaciale breuk. "Onderzoekers kunnen de resultaten van onze simulaties gebruiken om de afkalfwetten te verfijnen die zijn opgenomen in hun grootschalige modellen voor het voorspellen van zeespiegelstijgingen, terwijl het verstrekken van gedetailleerde informatie over de grootte van ijsbergen, die een aanzienlijke hoeveelheid massaverlies vertegenwoordigen, ' zegt Gaume.

Afkalven vindt plaats wanneer brokken ijs aan de rand van een gletsjer afbreken en in zee vallen. De mechanismen achter de breuk hangen over het algemeen af ​​van hoe hoog het water is. Als het waterpeil laag is, de ijsberg breekt af van de top van de gletsjer. Als het waterpeil hoog is, de ijsberg is langer en breekt van de bodem af, voordat het uiteindelijk naar de oppervlakte drijft vanwege het drijfvermogen. Deze verschillende mechanismen creëren ijsbergen van verschillende grootte - en dus golven met verschillende amplitudes. "Een andere gebeurtenis die een tsunami kan veroorzaken, is wanneer het zwaartepunt van een ijsberg verandert, waardoor de ijsberg zelf draait, ", zegt Gaume. "We hebben al deze processen kunnen simuleren."

In Groenland, de wetenschappers plaatsten een reeks sensoren bij Eqip Sermia, een 3 km brede uitlaatgletsjer van de Groenlandse ijskap die eindigt in een fjord met een 200 m ijsklif. Terug in 2014, een ijsberg van zo'n 1 miljoen m ³ (het equivalent van 300 olympische zwembaden) brak de voorkant van de gletsjer af en veroorzaakte een 50 m hoge tsunami; de golf was nog 3 m hoog toen hij de eerste bevolkte kustlijn bereikte, ongeveer 4 km verderop. De wetenschappers testten hun modelleringsmethode op grootschalige velddatasets van Eqip Sermia en met empirische gegevens over tsunami-golven verkregen in een laboratoriumbassin van het Deltares-instituut in Nederland.

Projecten in de pijplijn

Het smelten van gletsjers is tegenwoordig een belangrijk aandachtsgebied van onderzoek geworden als gevolg van de opwarming van de aarde. Een van de wetenschappers van de Universiteit van Zürich die bij het onderzoek betrokken was, startte dit jaar een nieuw onderzoeksproject met financiering van de Zwitserse National Science Foundation. Dit project onderzoekt de dynamiek van de snelst bewegende gletsjer van Groenland, Jakobshavn Isbrae, door gegevens van individuele veldexperimenten in Groenland te combineren met de resultaten van simulaties die zijn uitgevoerd met het SLAB-model. "Onze methode zal ook worden gebruikt om ketens van complexe processen te modelleren die worden veroorzaakt door zwaartekrachtbewegingen, zoals de interactie tussen een rotslawine en een bergmeer, ' zegt Gaume.