Wetenschap
Kongsvegen, de Arctische gletsjer op Spitsbergen waar we ons onderzoek hebben uitgevoerd. Om erachter te komen wat er honderden meters lager ligt, zijn we naar de sedimenten onder de gletsjer geboord (zie groene sterren). Daar hebben we een ploegmeter geïnstalleerd om de krachten aan de voet van de gletsjer te meten, en verschillende seismometers om naar de trillingen van de gletsjer te 'luisteren'. Ook hebben we op verschillende plaatsen (gele stippen) op het oppervlak van de gletsjer seismometers opgesteld. Credit:T.V. Schuler
Dit is het, we hebben de bodem van de gletsjer bereikt. Het is 327 meter onder onze voeten. Na zes uur in het ijs te hebben geboord, knalt onze heetwaterstraal het sediment in. De slang die hem met het oppervlak verbindt stopt met rollen en Thomas Schuler, de projectleider, bevestigt dat de basis is bereikt.
Ik stap uit de helikopter en Coline Bouchayer, een Ph.D. onderzoeker die toezicht houdt op het project, vertelt me het goede nieuws. We slaakten een zucht van verlichting - John Hult, de projectingenieur, en Svein Oland, een monteur van het Norwegian Polar Institute, zijn bijzonder tevreden. Vorig voorjaar hadden we geprobeerd dezelfde operatie uit te voeren, maar door de temperaturen van -30°C bevroor het water in het boorsysteem, waardoor het onmogelijk was om verder te gaan. Deze keer brengen de nog draaiende motoren een geur van diesel naar de bevroren landen om ons heen.
Ons doel hier is niet om vroegere klimaten te reconstrueren door ijskernen te extraheren zoals missies in Antarctica of Groenland. In plaats daarvan is het om te onderzoeken wat er honderden meters onder het oppervlak gebeurt, waar de gletsjer op zijn bodem van rotsen en sediment rust. Dit is waar hun stabiliteit op het spel staat, omdat vloeibaar water van het oppervlak naar binnen sijpelt en als smeermiddel werkt.
Snel stijgende temperaturen als gevolg van klimaatverandering zullen gletsjers doen smelten en instabiliteit veroorzaken, zoals voorspeld door het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC). Het huidige beleid zal naar verwachting resulteren in een opwarming van ongeveer 2,7 °C boven het pre-industriële niveau in 2100, ver boven de 1,5 °C aanbevolen maximumlimiet door de Overeenkomst van Parijs. Dergelijke verschillen kunnen ingrijpend zijn voor gletsjers. Deze ijsdraken, die eruitzien alsof ze slapen, kunnen iets te plotseling wakker worden, zoals blijkt uit de recente ineenstorting van gletsjers in de Italiaanse Alpen.
De beweging van gletsjers (van enkele meters tot enkele kilometers per jaar) is vergelijkbaar met die van een zachte kaas op een hellende plank:ze zwaaien over hun hele hoogte en kruipen onder hun eigen gewicht. Hoe steiler en dikker ze zijn (tot enkele kilometers), hoe sneller ze naar lagere hoogten stromen. Dankzij de dunne laag water tussen het ijs en de rotsbodem kunnen gletsjers tussen winter en zomer hun snelheid verdubbelen. Hoewel de meeste gletsjers een stabiele seizoenscyclus hebben, hebben sommige, waaronder Kongsvegen, hun jaarlijkse snelheid in de loop der jaren zien toenemen.
Dit staat bekend als een glaciale golf. Sinds 2010 is de snelheid van het bovenste deel van Kongsvegen gestegen van enkele meters per jaar tot meer dan 40, een vertienvoudiging. Voorlopig heeft dit alleen invloed op het bovenste deel van de gletsjer, maar we zien van jaar tot jaar een progressie naar de lagere gebieden.
Wij geloven dat deze dynamiek kan leiden tot een destabilisatie van de gletsjer, en als dit gebeurt, kan deze gletsjer, die meer dan 15 km lang, 2 km breed en 300 m dik is, in de oceaan storten en grote schade aanrichten aan de hele fjord. En Kongsvegen is slechts een van de duizenden gevallen over de hele wereld. Om dit te begrijpen smelten we naar beneden en storten we onze instrumenten in het onbekende hart van de gletsjer.
Onze wetenschappelijke missie is bedoeld om naar Kongsvegen te luisteren en de krachten te meten die het uitoefent op de onderliggende rotsbodem. Als deze krachten groter zijn dan wat het bed aan kan, beginnen we serieuze problemen te krijgen.
Gletsjers bewegen dankzij de aanwezigheid van vloeibaar water op het grensvlak van het ijsbed. Zelfs de kleinste beweging creëert een trilling die kan worden geregistreerd door onze seismometers. Krediet:Ugo Nanni, auteur verstrekt
De geringste beweging van een gletsjer genereert een trilling die cruciale informatie over zijn dynamiek bevat. Het geluid van gletsjers is primitief. Het reist van je oren naar je ingewanden. Je hoort je verlangen naar verkenning en de impact van onze samenleving op onze omgeving. Het is moeilijk te zeggen of ze treuren, zingen of lachen, maar stil zijn ze zeker niet. Dit jaar ging mijn vriend Clovis Tisserand, een geluidsontwerper, met me mee om deze stemmen uit het noordpoolgebied op te nemen.
Het is mijn taak om deze geluiden te analyseren om te begrijpen hoe de gletsjer beweegt, hoe deze reageert op het smelten van het oppervlak, hoe de spleten opengaan en wat er in de diepte gebeurt. Hiervoor gebruiken we seismometers, die traditioneel worden gebruikt om aardbevingen te bestuderen. Sinds 2020 hebben we er ongeveer 20 geïnstalleerd langs de lengte van Kongsvegen en in de diepte. Met zo'n netwerk kunnen we luisteren naar de hele gletsjer, als een dokter met een stethoscoop, en zijn geheimen (zoals we onlangs deden in de Franse Alpen). Bovenop deze seismometers hebben we ook een nogal ongebruikelijk instrument geïnstalleerd, een lange stalen staaf van 2 meter die op een diepte van 360 meter is geplant, een ploegmeter genaamd (zie onderstaande afbeelding).
De meerjarige versnelling van Kongsvegen gemeten door Jack Kohler (Norwegian Polar Institute) en zijn team. Het laat zien dat de snelheid van de gletsjer het afgelopen decennium is toegenomen van enkele meters per jaar tot meer dan 40 in het bovenste deel van de gletsjer. Deze versnelling breidt zich langzaam uit naar de voorkant van de gletsjer. De achtergrondafbeelding laat zien dat deze versnelling vaak leidt tot de vorming van spleten en kan leiden tot destabilisatie van de gletsjer. Gele stippen en groene sterren geven de locatie aan van het instrument dat op de gletsjer is ingezet.
Op deze staaf installeerde John verschillende rekstrookjes om de krachten aan de voet van de gletsjer te meten. De ploegmeter die we deze zomer hebben geïnstalleerd, heeft zijn metingen slechts een paar uur doorgegeven voordat hij stil werd, ondanks de dagen die John besteedde om hem nieuw leven in te blazen. Gelukkig voor Coline, wiens Ph.D. is mede gebaseerd op deze metingen, degene die in het voorjaar van 2021 is geïnstalleerd, praat nog steeds. Sinds die datum kunnen we dus meten hoe de gletsjer trilt, zichzelf vervormt en verschuift als reactie op veranderingen in temperatuur en neerslag.
Het verzamelen van deze gegevens was tijdrovend, kostbaar en onderhevig aan veel onzekerheden. Het werd mogelijk gemaakt dankzij de steun van talrijke collega's, het Noorse Poolinstituut en het Sverdrup Station in Ny Ålesund.
Wat zien we onder de gletsjer? Tijdreeksen van metingen verzameld op de Kongsvegen-gletsjer tijdens onze missie. De afvoer (blauwe curve) geeft de hoeveelheid vloeibaar water weer die door de gletsjer stroomt. De kracht (rode curve) vertegenwoordigt de spanning aan de voet van de gletsjer. De seismische kracht (zwarte curve) vertegenwoordigt de hoeveelheid "trillingen" in de gletsjer. De gletsjersnelheid wordt weergegeven met de groene curve.
Terug van het veld
Terug van het veld gaan er lange maanden voorbij, achter onze computer of rond een tafel, terwijl we de curven die door onze waarnemingen zijn getekend, converteren, filteren en vergelijken. We zien dat de dynamiek van Kongsvegen wordt beheerst door een smeltseizoen van juni tot oktober, waarin elke seconde enkele duizenden liters water over het oppervlak en de voet van de gletsjer stromen. Er is waargenomen dat de duur en intensiteit van een dergelijk smelten toeneemt met de stijgende temperatuur als gevolg van klimaatverandering.
Al dit water smeert de basis van de gletsjer en veroorzaakt een toename van de snelheid en spanningen in de gletsjer. Tegelijkertijd meten we een toename in de intensiteit van glaciale trillingen, gerelateerd aan hydrologisch geluid en intense spleetactiviteit onder invloed van zomerhitte en gletsjerversnelling. Deze zomer hebben we een verhoogde aanwezigheid van kloven waargenomen en een toename van stress gemeten in vergelijking met vorig jaar. Dit kan een teken zijn van een sterke versnelling of zelfs destabilisatie van de gletsjer.
Ons team analyseert momenteel samen met verschillende collega's deze resultaten om de oorzaken van deze veranderingen te kwantificeren en zo beter te begrijpen wat leidt tot de destabilisatie van een gletsjer in een smeltende wereld. + Verder verkennen
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com