Recente inspanningen met behulp van computationele modellering om te begrijpen hoe smeltend ijs op Antarctica de oceanen van de planeet zal beïnvloeden, hebben zich gericht op ijskapgeometrie, breuken en oppervlaktesmeltprocessen die mogelijk het massaverlies van de ijskap zouden kunnen veroorzaken of versnellen. Nu hebben onderzoekers van Stanford University een bijkomend proces geïdentificeerd dat een vergelijkbaar significant effect zou kunnen hebben op de toekomst van de ijskap:het ontdooien van het bed, bekend als basale dooi, op het grensvlak van het land en de kilometers dikke ijskap erboven.

De nieuwe studie identificeert gebieden die momenteel geen grote hoeveelheden massa verliezen, maar die in evenwicht zouden kunnen zijn om enkele van de grootste bijdragers aan de zeespiegelstijging te evenaren, zoals Thwaites Glacier, als ze ontdooien. Antarctica is ongeveer zo groot als de Verenigde Staten en de vatbare regio's omvatten een gebied dat groter is dan Californië. Het onderzoek werd op 14 september gepubliceerd in Nature Communications .

"Je kunt er niet per se van uitgaan dat alles wat momenteel bevroren is, bevroren blijft", zegt senior studieauteur Dustin Schroeder, universitair hoofddocent geofysica aan de Stanford Doerr School of Sustainability. "Deze regio's zijn mogelijk ondergewaardeerde potentiële bijdragers."

Ongebruikelijke verdachten

De simulaties zijn gebaseerd op recent theoretisch werk dat aantoont dat basale ontdooiing op korte tijdschalen kan plaatsvinden. Met behulp van numerieke ijskapmodellen testten de co-auteurs van het onderzoek hypothesen over de vraag of het begin van een dergelijke dooi zou kunnen leiden tot aanzienlijk ijsverlies binnen een periode van 100 jaar. Ze ontdekten dat het teweegbrengen van dooi leidde tot massaverlies in regio's van de ijskap die gewoonlijk niet worden geassocieerd met instabiliteit en bijdragen op zeeniveau op die tijdschaal.

"Er is echt weinig tot geen continentaal werk geweest dat kijkt naar het begin van ontdooien - die overgang van bevroren ijs naar ijs bij het smeltpunt, waar een klein beetje water aan het bed ervoor kan zorgen dat het ijs wegglijdt," zei hoofdonderzoeksauteur Eliza Dawson, een Ph.D. student geofysica. "We waren geïnteresseerd in hoe groot het effect van ontdooien zou kunnen zijn en welke delen van de ijskap potentieel het meest vatbaar waren."

De onderzoekers modelleerden temperatuurveranderingen aan de basis van Antarctica volgens verschuivingen in wrijving veroorzaakt door de ijskap die over het land eronder glijdt. Uit de simulaties bleek dat in Oost-Antarctica, dat momenteel wordt beschouwd als een relatief stabiele regio in vergelijking met West-Antarctica, de Enderby-Kemp en George V Land-gebieden het meest gevoelig zouden zijn voor ontdooien op hun bedden. Binnen George V Land benadrukten ze ook dat het Wilkes-bekken in staat is een leidende bijdrage te leveren op zeeniveau als er ontdooiing zou plaatsvinden - een functie die qua grootte vergelijkbaar is met de snel evoluerende en waarschijnlijk onstabiele Thwaites-gletsjer in West-Antarctica.

"De hele gemeenschap richt zich nu echt op Thwaites", zegt Schroeder, die ook universitair hoofddocent elektrotechniek is. "Maar sommige van de regio's die de gebruikelijke verdachten zijn voor grote, impactvolle veranderingen zijn niet de meest provocerende en impactvolle gebieden in dit onderzoek."

Temperatuur is belangrijk

Vanwege de ligging van Antarctica en de extreme omstandigheden is informatie over de ijskap schaars. Er is nog minder bekend over het land onder de bevroren façade.

"Het meten van het bed is een enorme inspanning op deze afgelegen plaatsen - we hebben de technologie om het te doen, maar je moet echt de plek kiezen, en soms duurt het jaren, en veldkampen en speciale apparatuur om dat te doen," Schroeder gezegd. "Het is moeilijk en duur."

Om hiaten in de informatie op te vullen, vertrouwden de onderzoekers op de fysica van hoe ijs glijdt - hoe veranderingen in temperatuur de manier waarop de ijskap stroomt en evolueert beïnvloeden. In vervolgonderzoek zijn de auteurs van plan om op radar gebaseerde analysebenaderingen te ontwikkelen en toe te passen om de temperatuur van de ijskap in deze kritieke gebieden te bestuderen.

"Je moet de regio's kennen waar het ertoe doet, en dat is de transformerende bijdrage van Eliza's paper," zei Schroeder. "Het stelt deze brede vragen:doet dit ertoe? En als het er toe doet, waar? We hopen dat deze aanpak de gemeenschap een aantal prioriteiten geeft in waar ze moeten kijken en waarom, en om te voorkomen dat ze door doodlopende wegen gaan."

Slapende reuzen?

Wetenschappers weten momenteel niet welke krachten het meest in staat zijn om ontdooiing aan het bed te veroorzaken in de potentieel gevoelige regio's die in dit onderzoek zijn geïdentificeerd - of hoe snel ze dit kunnen doen. Een mogelijke oorzaak zou de veranderende oceaanomstandigheden kunnen zijn, wat elders op Antarctica het geval is.

"Warm oceaanwater bereikt deze Oost-Antarctica-regio's niet noodzakelijkerwijs zoals in delen van West-Antarctica, maar het is dichtbij, dus er is potentieel dat zou kunnen veranderen," zei Schroeder. "Als je kijkt naar het recente theoretische werk dat aantoont dat thermische processen aan het bed gemakkelijk kunnen worden geactiveerd - zelfs spontaan - lijkt het op korte termijn ontdooien van het ijskapbed een veel gemakkelijkere omschakeling dan we hadden gedacht. "

De studie toont aan dat het meten, begrijpen en modelleren van de temperatuur aan de basis van ijskappen belangrijk is voor het begrijpen van onze toekomst, aangezien de grootste onzekerheid in de projecties van de zeespiegelstijging de bijdrage is van processen die het gedrag van enorme ijskappen kunnen veranderen, zoals Groenland en Antarctica.

"Vervolgonderzoek zal nodig zijn om deze regio's die in dit artikel zijn geïdentificeerd nader te bekijken," zei Dawson. "Aantonen dat ontdooien aan het bed kan resulteren in massaverlies van de ijskap, is een proces dat de gemeenschap moet begrijpen en echt moet gaan bekijken, vooral in deze potentieel kwetsbare gebieden." + Verder verkennen

'S Werelds grootste ijskap is kwetsbaarder voor het broeikaseffect dan wetenschappers eerder dachten