Hoe Verborgen Meren de Stabiliteit van het Antartische IJsblad Bedreigen

Thwaites-gletsjer in West-Antarctica vastgelegd door de Copernicus Sentinel-1-missie op 2 maart 2024. De Thwaites-gletsjer is een van de meest onstabiele gletsjers in Antarctica. Het wordt voornamelijk beïnvloed door warm oceaanwater dat onder de ijsschotters stroomt, waardoor deze van onderaf smelten. Naarmate de ijsschotters dunner worden, versnellen de gletsjers, waardoor er meer ijs in de oceaan komt en de zeespiegel stijgt.

Decennialang hebben satellieten een cruciale rol gespeeld in ons begrip van de afgelegen poolgebieden. Het voortdurende verlies van Antarctisch ijs, als gevolg van de klimaatcrisis, is helaas niet langer verrassend. Satellieten doen echter meer dan alleen het versnelde verloop van gletsjers naar de oceaan volgen en de ijsdikte meten.

Nieuwe onderzoeken benadrukken hoe de CryoSat-missie van de ESA is gebruikt om de verborgen impact van subglaciale meren te onthullen—uitgestrekte waterreservoirs die diep onder het ijs liggen en die plotseling in dramatische uitbarstingen in de oceaan kunnen leeglopen, wat invloed heeft op het verlies van ijs. CryoSat, uitgerust met een gespecialiseerd radaraltimeter, meet veranderingen in de hoogte van ijs—zowel drijvend ijs in de oceaan, zee-ijs, ijsbergen en ijsschotters, als ijs op het land, zoals gletsjers en ijskappen. Hierdoor biedt de missie inzicht in de veranderingen in ijsdikte door verdunning en smelting.

De oppervlakte van ijskappen kan ook stijgen en dalen als reactie op water dat zich diep onder het ijsoppervlak verplaatst. Metingen van hoogteverandering kunnen ook worden gekoppeld aan hydrologische processen die verborgen zijn, zoals de afvoer van subglaciale meren. In 2013 stroomden zeven subglaciale meren, meer dan 2 km onder de Thwaites-gletsjer, plotseling tegelijkertijd leeg. Ze stootten ongeveer 7 kubieke kilometer zoetwater uit in de Amundsenzee—ongeveer dezelfde hoeveelheid water als die in Loch Ness in Schotland.

Na dit evenement observeerden wetenschappers een verdubbeling van de smeltpercentages bij de Thwaites-ijsschotters, samen met een aanzienlijke verdunning van het ijs. Bovendien begon er een polynya—een gebied van open water omringd door zee-ijs—te vormen voor Thwaites, wat duidde op intense opwellings van warm water in verband met de afvoer van het meer. Inland begon de ijskap te verdunnen, te versnellen en de grounding line begon zich terug te trekken.

Van bijzonder belang in Antarctica is de verdunning en verzwakking van ijsschotters en hun terugtrekkende grounding lines. Een ijsschots is de drijvende uitbreiding van een gletsjer en een grounding line is het punt waar een gletsjer overgaat in een ijsschots en begint te drijven. IJsschotters fungeren als steunpilaren voor de ijskap; als ijsschotters dunner worden en grounding lines zich terugtrekken, kan dit instabiliteit veroorzaken en een nog snellere stroom van de ijskap naar de oceaan.

Het nieuwe onderzoek, gebaseerd op CryoSat-gegevens en gepubliceerd in Nature Communications, benadrukt de gevoeligheid van de Antarctische ijskap voor subglaciale dynamiek en de complexe interacties met oceaancondities.

Het gebied rond de Thwaites-gletsjer wordt voornamelijk beïnvloed door warm oceaanwater dat onder de ijsschotters stroomt, waardoor deze van onderaf smelten. Naarmate de ijsschotters dunner worden, versnellen de gletsjers en komt er meer ijs in de oceaan, wat de zeespiegel verhoogt. Ook de vorm van het bedrock onder het ijs maakt het onstabieler. Aangezien het ijs op een bed ligt dat dieper wordt naarmate je verder landinwaarts gaat, kan melting leiden tot nog sneller ijsverlies in de loop van de tijd.

Maar hoe heeft de subglaciale uitbarsting van 2013 de Thwaites-gletsjer beïnvloed? Noel Gourmelen van de Universiteit van Edinburgh en hoofdauteur van het artikel legt uit: “Er is een netwerk van meren onder de Thwaites-gletsjer, een uitgebreid netwerk van afvoerkanelen voor smeltwater dat we tot tien jaar geleden niet wisten dat het bestond. Vergelijkbare meren bestaan op veel plaatsen onder de Antarctische ijskap. Sommige van deze meren zijn een of twee keer leeggelopen sinds we ze vanuit de ruimte kunnen observeren. Hoeveel van deze meren er zijn, hoe deze meren plotseling beginnen te overstromen, en welke impact de afvoer van deze meren heeft op de stabiliteit van de ijskap, zijn vragen die we nog steeds proberen te beantwoorden.

“Het zoetwater in deze meren is lichter dan het zoute oceaanwater, en toen het in 2013 door de grounding line van Thwaites leeglopen op een diepte van ongeveer 1 km onder zeeniveau, veroorzaakte dit een turbulente opwelling van warm, diep oceaanwater tot aan het oceaanoppervlak. Deze instroom van warmer water versnelde de smelting aan de basis van de Thwaites-ijsschots en droeg bij aan de smelting van het offshore zee-ijs, waardoor een polynya werd geopend.

Cruciaal is dat dit plaatsvond in een gebied van de ijsschots dat de snelheid controleert waarmee het ijs landinwaarts stroomt, evenals het steun-effect op de ijsschots. Door verdunning en smelting verloor de ijsschots een deel van zijn vermogen om inland ijs tegen te houden, waardoor de stroom naar de oceaan versnelde. Dit uitzonderlijke evenement benadrukt de rol die subglaciale hydrologie kan spelen in het moduleren van oceaan smelting en gletsjerretreat in Antarctica, en daagt de huidige representatie van processen in de Antarctische grounding zones uit.

Het nieuwe onderzoek combineerde gegevens van satellieten zoals CryoSat met computermodellen van gletsjerstromen en oceaanstromen via het FutureEO Science for Society 4D Antarctica-project van de ESA. Mark Drinkwater, hoofd van de divisie Aarde en Missiewetenschappen van de ESA, zei: “In de afgelopen 15 jaar heeft CryoSat een schat aan gegevens opgeleverd die heeft geleid tot enkele werkelijk opmerkelijke ontdekkingen over onze kwetsbare poolgebieden en gletsjers over de hele wereld. Deze gegevenslegacy stelt ons niet alleen in staat om veranderingen te meten, maar ook om te begrijpen waarom veranderingen optreden en wat dit betekent voor het Aardse systeem als geheel.

“We zijn momenteel bezig met de ontwikkeling van verschillende andere satellietmissies die zullen voortbouwen op waar CryoSat uiteindelijk stopt, en die ook meer inzicht zullen geven in poolijs en verder.” Martin Wearing, coördinator van de ESA Polar Science Cluster, merkte op: “Door een combinatie van satellietafstandssensing en numerieke modellering heeft dit nieuwe onderzoek van het FutureEO 4DAntarctica-project van de ESA nieuwe en cruciale inzichten onthuld in de complexe interactie tussen de Antarctische ijskap en de Zuidelijke Oceaan. Toekomstige missies, zoals de Copernicus CRISTAL, ROSE-L en CIMR-missies, zullen verbeterde waarnemingen in deze regio’s bieden, waardoor we deze complexe dynamische processen beter begrijpen en de huidige en toekomstige impact van klimaatverandering op de stabiliteit van de ijskap en de stijging van de zeespiegel kunnen kwantificeren.