Smelten van Antarctica-ijs leidt tot verdere afsmelting: Bewijs van kettingreacties 9.000 jaar geleden

Een studie heeft onthuld dat de aanzienlijke terugtrekking van het Oost-Antarctisch IJsplateau (EAIS) ongeveer 9.000 jaar geleden werd aangedreven door een zelfversterkend feedbackmechanisme tussen smeltwater en oceaanstromingen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Geoscience. Het team werd geleid door professor Yusuke Suganuma van het Nationaal Instituut voor Poolonderzoek (NIPR) en de Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI). De onderzoekers ontdekten dat de instroom van warm diep water in de kustgebieden van Oost-Antarctica leidde tot de instorting van ijsschotsen, wat op zijn beurt het verlies van ijs in het binnenland versnelde. Deze ontdekking wijst erop dat de terugtrekking van het Antarctisch ijs niet louter een regionaal fenomeen is, maar de potentie heeft zich over meerdere sectoren te verspreiden via oceaanverbindingen, waardoor de algehele omvang van het ijsverlies wordt vergroot.

Dit fenomeen, waarbij smeltwater uit één regio het smeltproces in andere regio’s versnelt, wordt aangeduid als een “cascaderende positieve feedback.” Dit feedbackmechanisme kan een cruciale factor zijn bij het begrijpen van de instabiliteit van Antarctische ijskappen, zowel in het verleden als in het heden.

Het ontrafelen van het mechanisme van de instorting van ijskappen

De huidige studie heeft als doel het mechanisme van de instorting van ijskappen in het verleden te verduidelijken. Het Oost-Antarctisch IJsplateau, dat meer dan de helft van het zoetwater ter wereld bevat, ondergaat momenteel massa-verlies in bepaalde kustgebieden. Het is van essentieel belang om te begrijpen hoe aanzienlijke ijskappen hebben gereageerd op eerdere periodes van klimaatverandering, aangezien dit cruciale inzichten biedt in hun toekomstige stabiliteit in het kader van de huidige wereldwijde opwarming.

Om dit fenomeen te onderzoeken, analyseerde het onderzoeksteam mariene sedimentkernmonsters die waren verzameld uit de Lützow-Holmbaai, gelegen langs de Sôya-kust in de buurt van het Japanse Syowa-station. Deze kernen werden geanalyseerd in combinatie met geomorfologische en geologische onderzoeken die zijn uitgevoerd in Dronning Maud Land. De sedimenten zijn verkregen via meerdere Japanse Antarctische Onderzoeks Expeditie (JARE) tussen 1980 en 2023, inclusief recente monsters van de ijsbreker Shirase.

Met behulp van verschillende analysetechnieken, waaronder sedimentologische, micropaleontologische en geochemische analyses, konden de onderzoekers de eerdere milieuwijzigingen in de baai en omgeving reconstrueren. Deze reconstructie werd gefaciliteerd door het gebruik van metingen van beryllium-isotoopverhoudingen (10Be/9Be).

De resultaten van de studie gaven aan dat ongeveer 9.000 jaar geleden de aanwezigheid van warm Circumpolar Deep Water (CDW) in de baai toenam, wat resulteerde in de instorting van drijvende ijsschotsen. Terwijl de schotsen uiteenvielen, verloren ze hun ondersteunende effect, waardoor het ijs in het binnenland sneller naar de oceaan stroomde.

Modellering onthult een zelfversterkende feedback

Om de factoren te begrijpen die de verhoogde instroom van warm diep water veroorzaakten, voerde het onderzoeksteam klimaat- en oceaanmodellen met hoge resolutie simulaties uit. De modellen toonden aan dat smeltwater dat uit andere Antarctische regio’s, waaronder het Ross-ijsplateau, werd afgevoerd, zich over de Zuidelijke Oceaan verspreidde. Dit proces leidde tot het verfrissen van de oppervlaktewaterlaag en de versterking van de verticale stratificatie.

Dit fenomeen heeft aangetoond dat het omhoog mengen van koud oppervlaktewater wordt onderdrukt, waardoor warm diep water naar het continentale plat van Oost-Antarctica kan binnendringen. Dit proces leidde tot de vorming van een positief feedbackmechanisme, waarbij smeltwater leidde tot sterkere stratificatie, wat op zijn beurt leidde tot een verhoogde instroom van diep water, waardoor het smelten verder werd vergemakkelijkt. Het bestaan van een dergelijk cascaderend mechanisme suggereert dat smelting in één Antarctische sector smelting in andere sectoren kan uitlokken of versnellen via oceaanverbindingen.

Een waarschuwing uit het verleden

Deze studie biedt een van de duidelijkste aanwijzingen tot nu toe dat het Antarctisch IJsplateau mogelijk gevoelig is voor zelfversterkende, wijdverspreide smelting als reactie op natuurlijke klimaatverandering. Ondanks dat de gebeurtenis plaatsvond tijdens het vroege Holoceen, een periode gekenmerkt door verhoogde wereldwijde temperaturen in vergelijking met de laatste ijstijd, zijn de fysieke mechanismen die door deze studie zijn onthuld van directe relevantie voor het hedendaagse fenomeen van wereldwijde opwarming.

Huidige waarnemingen geven aan dat delen van het West-Antarctisch IJsplateau, zoals de Thwaites- en Pine Island-gletsjers, al snel terugtrekken onder invloed van de intrusie van warm diep water. Indien soortgelijke cascaderende feedbacks momenteel actief zijn, is er een mogelijkheid dat regionale smelting zich verspreidt en het algehele verlies van de ijskap versnelt, wat bijdraagt aan de versnelde stijging van de wereldzeespiegel.

Internationale samenwerking en betekenis

Het onderzoek omvatte samenwerking tussen meer dan 30 instellingen, waaronder het Nationaal Instituut voor Poolonderzoek (NIPR), de Geologische Dienst van Japan (AIST), de Japanse Agentschap voor Mariene-Aardwetenschap en Technologie (JAMSTEC), de Universiteit van Tokio, Kochi Universiteit, Hokkaido Universiteit, en internationale partners uit Nieuw-Zeeland, Spanje, en andere landen.

Deze interdisciplinaire inspanning omvatte de integratie van geologische veldonderzoeken, mariene sedimentanalyses, cosmogene nuclide blootstellingsdatering en gekoppelde klimaat-oceaanmodellering om een uitgebreide reconstructie van het ijsplaat-oceaan-systeem in Oost-Antarctica te bereiken.

Professor Suganuma concludeert: “Deze studie biedt essentiële gegevens en modelbewijzen die nauwkeurigere voorspellingen van het toekomstige gedrag van het Antarctisch IJsplateau mogelijk maken. De cascaderende feedbacks die in deze studie zijn geïdentificeerd benadrukken het idee dat kleine regionale veranderingen mogelijk wereldwijde gevolgen kunnen hebben.”