Verlies van Antarctisch ijs verbonden aan ‘stormen’ in het oceaanoppervlak

Onderzoek naar de invloed van oceaanstormen op het smelten van het Antarctisch ijs

Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Irvine, en het Jet Propulsion Laboratory van NASA hebben stormachtige circulatiepatronen onder de Antarctische ijsscholen geïdentificeerd die zorgen voor een agressieve smelting, met belangrijke gevolgen voor de voorspellingen van de wereldwijde zeespiegelstijging.

In een recent gepubliceerde paper in Nature Geoscience stellen de wetenschappers dat hun studie de eerste is die smeltgebeurtenissen van ijsscholen veroorzaakt door de oceaan op een tijdschaal van dagen onderzoekt, in plaats van seizoensgebonden of jaarlijkse tijdframes. Dit stelde hen in staat om de activiteit van “oceaanstormen” te koppelen aan intense ijsafbraak bij de Thwaites-gletsjer en de Pine Island-gletsjer in het door klimaatverandering bedreigde Amundsenzee-inham in West-Antarctica.

Het onderzoeksteam maakte gebruik van klimaatsimulatiemodellering en verankerde observatietools om beelden met een resolutie van 200 meter te verkrijgen van submesoscale oceaankenmerken die tussen de 1 en 10 kilometer groot zijn, wat klein is in de context van de uitgestrekte oceaan en de enorme brokken drijvend ijs in Antarctica.

Hoe submesoscale stormen smelten bevorderen

“Net zoals orkanen en andere grote stormen kwetsbare kustgebieden over de hele wereld bedreigen, dringen submesoscale kenmerken in de open oceaan naar de ijsscholen door en veroorzaken aanzienlijke schade,” zegt hoofdauteur Mattia Poinelli, een postdoctoraal onderzoeker in de aardwetenschappen aan UC Irvine en onderzoeker bij NASA JPL.

“Submesoscales zorgen ervoor dat warm water de holten onder het ijs binnendringt, waardoor het van onderaf smelt. Deze processen zijn het hele jaar door wijdverspreid in de Amundsenzee-inham en zijn een belangrijke oorzaak van onderzeese smelting.”

Poinelli verklaarde dat hij en zijn collega’s een positieve terugkoppeling hebben geïdentificeerd tussen submesoscale bewegingen en oceaan-geïnduceerde smelting: meer smelting van ijsscholen genereert meer oceaan-turbulentie, wat op zijn beurt leidt tot meer smelting van ijsscholen.

“Submesoscale activiteit binnen de ijsholte fungeert zowel als oorzaak als gevolg van onderzeese smelting,” legt hij uit. “De smelting creëert onstabiele smeltwaterfronten die deze stormachtige oceaankenmerken intensiveren, die vervolgens nog meer smelting bevorderen door verticale warmtestromen.”

Invloeden, observaties en toekomstige risico’s

De studie ontdekte dat deze ephemerale, hoogfrequente processen bijna een vijfde van de totale variatie in onderzeese smelting gedurende een volledig seizoenscyclus verklaren. Tijdens extreme gebeurtenissen kan de onderzeese smelting binnen enkele uren met maximaal drie keer toenemen wanneer deze kenmerken botsen met ijsfronten en onder de ijsbasis doordringen.

De numerieke bevindingen komen nauw overeen met hoog-resolutie observatiedata van verankeringen in de buurt en drijvende meetinstrumenten die in een ander deel van Antarctica zijn geplaatst, wat duidelijke intermitterende gebeurtenissen van opwarming en verhoogde saliniteit op diepten laat zien met vergelijkbare magnitudes en tijdschalen als de extreme smeltgebeurtenissen die in de studie zijn beschreven.

“Het gebied tussen de Crosson- en Thwaites-ijsscholen is een submesoscale hotspot,” merkte Poinelli op. “De drijvende tong van de Thwaites-ijsscholen en de ondiepe zeebodem fungeren als een topografische barrière die de submesoscale activiteit versterkt, waardoor dit gebied bijzonder kwetsbaar is.”

De conclusies krijgen extra urgentie in het licht van de veranderingen in het klimaat van de aarde. Als de West-Antarctische ijskap zou instorten, zou dat de wereldwijde zeespiegel met maximaal 3 meter kunnen verhogen. Het onderzoek suggereert dat in toekomstige scenario’s met warmere wateren, langere polynya-periodes en lagere zee-ijsbedekking, deze energetische submesoscale fronten nog prevalenter zouden kunnen worden, met verstrekkende implicaties voor de stabiliteit van ijsscholen en de wereldwijde zeespiegelstijging.

Waarom deze bevindingen belangrijk zijn voor de toekomst

“Deze bevindingen tonen aan dat fijne oceaankenmerken op submesoscale – ondanks dat ze grotendeels over het hoofd zijn gezien in de context van ijs-oceaan interacties – tot de belangrijkste drijvers van ijsverlies behoren,” zegt Poinelli. “Dit benadrukt de noodzaak om deze kortetermijn, ‘weertypeachtige’ processen op te nemen in klimaatmodellen voor meer uitgebreide en nauwkeurige voorspellingen van de zeespiegelstijging.”

Eric Rignot, professor aardwetenschappen aan UC Irvine, die advies en expertise over poolijs en oceaaninteracties heeft gegeven aan het onderzoeksteam, zei: “Deze studie en de bevindingen benadrukken de dringende behoefte aan financiering en ontwikkeling van betere observatietools, waaronder geavanceerde oceaangestuurde robots die in staat zijn om onderzeese processen en bijbehorende dynamiek te meten.”

Bij Poinelli op dit project waren Lia Siegelman van de Scripps Institution of Oceanography, aan de Universiteit van Californië, San Diego; en Yoshihiro Nakayama van Dartmouth College.