IJsstromen Bewegen Door Kleine IJsbevingen: Dynamiek van Groenlands IJs Ontrafeld

Onderzoek naar de dynamiek van ijstromen in Groenland en Antarctica

De grote ijstromen van Antarctica en Groenland zijn als bevroren rivieren, die ijs van de enorme binnenlandse ijskappen naar de zee vervoeren. Veranderingen in hun dynamiek zullen aanzienlijk bijdragen aan de stijging van de zeespiegel.

Om te schatten hoeveel de zeespiegel zal stijgen, vertrouwen klimaatonderzoekers op computersimulaties van de ijstromen. Tot nu toe waren deze simulaties gebaseerd op de veronderstelling dat de ijstromen langzaam maar gestaag in de zee stromen, vergelijkbaar met dikke honing. Echter, satellietmetingen tonen aan dat deze simulaties onnauwkeurig zijn en tekortkomingen hebben in het correct weergeven van de werkelijkheid. Dit leidt tot aanzienlijke onzekerheden in de schattingen van hoeveel massa de ijstromen verliezen en hoe snel de zeespiegel zal stijgen.

Ontdekking van ijskwaken binnen ijstromen

Een team van onderzoekers onder leiding van ETH-professor Andreas Fichtner heeft een onverwachte ontdekking gedaan: diep binnen de ijstromen vinden talloze zwakke bevingen plaats die elkaar triggeren en zich over afstanden van honderden meters verspreiden. Deze ontdekking helpt de discrepantie tussen de huidige simulaties van ijstromen en satellietmetingen te verklaren, en de nieuwe bevindingen zullen ook invloed hebben op de manier waarop ijstromen in de toekomst worden gesimuleerd. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science.

“De veronderstelling dat ijstromen alleen als viskeuze honing stromen, is niet langer houdbaar. Ze bewegen ook met een constante plakkerige beweging,” zegt Fichtner. De ETH-professor is ervan overtuigd dat deze bevinding zal worden geïntegreerd in simulaties van ijstromen, waardoor schattingen van veranderingen in de zeespiegel nauwkeuriger worden.

Oplossing voor raadsels met betrekking tot ijskernen

De ijskwaken verklaren de oorsprong van talloze breukvlakken tussen ijskristallen in ijskernen die uit grote diepten zijn verkregen. Deze breukvlakken zijn het resultaat van tectonische verschuivingen en zijn al tientallen jaren bekend bij wetenschappers, hoewel er tot nu toe geen verklaring voor was gevonden. “Het feit dat we deze ijskwaken nu hebben ontdekt, is een belangrijke stap naar een beter begrip van de vervorming van ijstromen op kleine schaal,” legt Olaf Eisen, professor aan het Alfred Wegener Instituut en een van de co-auteurs van de studie, uit.

Het onderzoeksteam, geleid door ETH Zürich, omvatte onderzoekers van het Alfred Wegener Instituut, het Helmholtz Centrum voor Pool- en Marien Onderzoek, de Universiteit van Straatsburg, het Niels Bohr Instituut, het Zwitserse Federaal Instituut WSL en andere universiteiten.

Verbondenheid tussen vuur en ijs

Dat deze ijskwaken niet aan het oppervlak kunnen worden waargenomen en tot nu toe onontdekt zijn gebleven, is te wijten aan een laag van vulkanische deeltjes die zich 900 meter onder het oppervlak van het ijs bevindt. Deze laag voorkomt dat de bevingen zich naar de oppervlakte verspreiden. Analyse van de ijskern toonde aan dat deze vulkanische deeltjes afkomstig zijn van een enorme uitbarsting van de Mount Mazama in wat nu Oregon (VS) is, zo’n 7.700 jaar geleden. “We waren verbaasd over deze voorheen onbekende relatie tussen de dynamiek van een ijstroom en vulkanische uitbarstingen,” herinnert Fichtner zich.

De ETH-professor merkte ook op dat de ijskwaken ontstaan vanuit onzuiverheden in het ijs. Deze onzuiverheden zijn ook overblijfselen van vulkanen: kleine sporen van sulfaten die in de atmosfeer terechtkwamen tijdens vulkanische uitbarstingen en de halve wereld rondvlogen voordat ze op de Groenlandse ijskap neerdalden in sneeuwval. Deze sulfaten verminderen de stabiliteit van het ijs en bevorderen de vorming van microkraakjes.

Een boorgat van 2.700 meter in het ijs

De onderzoekers ontdekten de ijskwaken met behulp van een vezeloptische kabel die in een 2.700 meter diep boorgat werd geplaatst en voor het eerst seismische gegevens binnen een enorme ijstroom registreerde. Dit boorgat werd geboord door onderzoekers van het East Greenland Ice-core Project (EastGRIP), onder leiding van het Niels Bohr Instituut en sterk ondersteund door het Alfred Wegener Instituut, wat resulteerde in de extractie van een 2.700 meter lange ijskern.

Nadat de boorwerkzaamheden waren voltooid, maakten de onderzoekers gebruik van de gelegenheid om een vezeloptische kabel 1.500 meter in het boorgat te laten zakken en signalen vanuit de ijstroom continu gedurende 14 uur te registreren. Het onderzoeksstation en boorgat zijn gelegen op de North East Greenland Ice Stream (NEGIS), ongeveer 400 kilometer van de kust. De NEGIS is de grootste ijstroom van de Groenlandse ijskap, waarvan het terugtrekken een grote bijdrage levert aan de huidige stijging van de zeespiegel. In het gebied van het onderzoeksstation beweegt het ijs zich met een snelheid van ongeveer 50 meter per jaar naar de zee.

Aangezien ijskwaken frequent over een groot gebied in de metingen van de onderzoekers voorkomen, gelooft ETH-onderzoeker Fichtner dat het ook plausibel is dat ze overal in ijstromen, altijd, optreden. Om dit te verifiëren, is het echter noodzakelijk om seismische metingen van dit type in andere boorgaten uit te voeren, en er zijn al plannen om dit te doen.